rossano presentazione cucco cm

Miglioramento SISMICONELLE STRUTTURE MURARIE

ESISTENTI

FILIPPO CUCCO

mercoledì 13 luglio 2011

Omogeneità e isotropia

I valori riportati si riferiscono al carico sopportato da ciascun individuo di una piramide umana nell’ipotesi in cui ogni elemento abbia il medesimo peso unitario e scarichi in egual misura il proprio peso sui due sottostanti.

Il fatto che la resistenza e le caratteristiche fisiche possano variare localmente comporta che il materiale è dotato di disomogeneità, se invece tutte le particelle hanno le medesime

caratteristiche comportamentali allora il materiale si dice omogeneo ed in questo caso la

rottura avviene certamente in corrispondenza dell’elemento più cimentato.


Non linearità

Esiste anche una non linearità che è legata alla variazione comportamentale dei vincoli al variare dei carichi: èil caso dei vincoli monolateri

La non linearità fisica è quella che riguarda le leggi costitutive, cioè le relazioni che legano le azioni meccaniche alla deformazione. Si ha linearità fisica quando al materiale è applicabile la legge di Hooke, cioè quando le deformazioni sono proporzionali alle forze applicate. L’elasticità perfetta è una delle ipotesi semplificative fondamentali della Scienza delle Costruzioni classica. Si ha invece una non linearità geometrica quando decade l’altra ipotesi fondamentale della S.d.C., cioè quella della estrema piccolezza degli spostamenti e delle deformazioni.


Edifici in muratura

Negli edifici in muratura esiste una non linearità di tipo fisico e una non linearità dovuta al fatto che la scarsa resistenza a trazione del materiale rende i vincoli a comportamento monolatero


Edifici in muratura

Le trazioni generano fessurazione e le soluzioni di continuità innescano una ridistribuzione delle tensioni

Nei sistemi murari le fessurazioni sono fisiologiche, in quanto consentono alla struttura di trovare un nuovo assetto equilibrato in presenza delle sole tensioni di compressione

compressione

trazione

La non linearità fisica, la non amogeneità ed isotropia del materiale e la monolateralità dei vincoli rendono assolutamente problematico lo sviluppo di un modello matematico semplice per l’analisi delle strutture murarie. In virtù del principio che è meglio avere un modello molto rozzo che nulla, si cerca di adattare alla meccanica delle murature i classici metodi della Scienza delle Costruzioni


!

Modellazione strutturale

Il Metodo degli elementi finiti dà risposte esatte per i sistemi monodimensionali, ma approssimate per i sistemi bi e tridimensionali

!

La maggiore o minore approssimazione dei risultati in una modellazione ad elementi finiti dipende dalla bontà della meschiatura.Collegamenti solo sui nodi, distribuzione graduale delle rigidezze e delle dimensioni degli elementi



Il Metodo degli elementi di contorno consente delle modellazioni più semplici ed efficaci e dà risposte migliori in quanto mantiene la continuità sulle interfacce

La maggiore o minore approssimazione dei risultati in una modellazione ad elementi di contorno dipende dal numero di punti di controllo disposti lungo il contorno degli elementi.Continuità anche sulle interfacce, distribuzione qualunque delle rigidezze e delle dimensioni degli elementi



Una parete muraria di fatto è una lastra piana, cioè un sistema bidimensionale i cui carichi agiscono nel piano medio della struttura

Parete muraria idealmente suddivisa in maschi e fasce di piano, essa è una lastra forata che andrebbe risolta con le metodologie della teoria dell’elasticità (metodi del continuo) o con i metodi del discreto (FEM o BEM). Se si considera la struttura nella sua effettiva costituzione, con cordoli ed architravi, la discretizzazione tramite FEM risulta più complessa.



La normativa, per aggirare le difficoltà insite nella discretizzazione FEM, suggerisce di schematizzare una parete come telaio piano. Tale discretizzazione, sia pur rozza, deve far uso di accorgimenti sofisticati quali i nodi estesi e rigidi e deve

tenere in conto anche la rigidezza al taglio

In una schematizzazione a telaio piano i maschi e le fasce di piano vengono considerate deformabili, mentre, i nodi vengono schematizzati rigidi ed estesi. Tale semplificazione sembra appositamente ritagliata per quelle pareti murarie in cui esistono delle aperture regolari ed allineate. La presenza di cordoli, architravi, piattabande o archi non può essere adeguatamente simulata



In caso di danneggiamento delle fasce di piano i maschi si comportano come mensole

La maggiore o minore approssimazione dei risultati in una modellazione ad elementi di contorno dipende dal numero di punti di controllo disposti lungo il contorno degli elementi.Continuità anche sulle interfacce, distribuzione qualunque delle rigidezze e delle dimensioni degli elementi

In quelle pareti in cui, sotto sisma, i primi elementi a danneggiarsi sono le fasce di piano, si può di fatto considerare un prevalente comportamento a mensola dei maschi murari. I quali vanno verificati non solo a taglio (come nel POR) ma anche a presso-flessione. Tale schematizzazione risulta problematica quando le varie aperture non sono verticalmente allineate.



Comparazione della sollecitazione flettente nella modellazione a telaio e a lastra (BEM)



Comparazione della sollecitazione normale nella modellazione a telaio e a lastra (BEM)



Comparazione della sollecitazione tagliante nella modellazione a telaio e a lastra (BEM)



Caso in cui la modellazione a telaio risulta inapplicabile


Tipi di intervento

Per i beni tutelati il tipo di intervento previsto è il miglioramento o le riparazioni localizzate

Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri 9 febbraio 2011Valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M.

14/01/2008

Patrimonio culturale, costruzioni storiche in muratura: non è previsto l’adeguamento in quanto comporta degli interventi radicali che sono in contrasto con il principio della conservazione, sono previsti, invece, soltanto due tipi di intervento miglioramento e riparazione localizzata.

Con il termine di miglioramento si deve intendere l’esecuzione di opere in grado di far conseguire all’edificio un maggior grado di sicurezza rispetto alle condizioni attuali, con un livello di protezione sismica non necessariamente uguale a quello previsto per l’adeguamento delle costruzioni (2.2).

Riparazioni o interventi locali interessano invece porzioni limitate della costruzione e devono essere soggetti a verifiche locali: nel caso dei beni tutelati è comunque richiesta anche una valutazione della sicurezza complessiva, in forma semplificata, in modo da certificare che non siano peggiorate le condizioni di sicurezza preesistenti (2.2)


Restauro statico (consolidamento)

In un perfetto parallelo con la Medicina, anche nellʼambito del Consolidamento si hanno le tre fasi caratteristiche di Anamnesi, Diagnosi e Terapia



Chiesa Normanna dello Scibene a Palermo

Criteri che individuano la validità di un intervento di consolidamento

1. Reversibilità2. Durabilità3. Non invasività4. Economicità5. Decor6. Compatibilità chimica e fisico-meccanica dei materiali7. Conservazione



Ex convento dei Carmelitani a Mazara del Vallo





Teatro Garibaldi a Mazara del Vallo




Fasi di lavoro

Parafrasando il gergo medico, il recupero strutturale di un edificio deve attraversare le fasi di anamnesi, diagnosi e cura e deve avvalersi di una approfondita conoscenza anatomica e fisiologica dell'edificio

Studio dell’edificio nello stato originario Le caratteristiche fisico geometriche della struttura, i vincoli esterni ed interni, le azioni esterne sono nello stato primigenio. L'analisi della struttura, in questa fase non è di fondamentale importanza e serve soltanto ad individuare il probabile flusso tensionale ed il grado di sicurezza al tempo zero, cioè all'atto della costruzione dell'edificio.

Studio dell’edificio nello stato attuale Le caratteristiche fisico geometriche della struttura, i vincoli esterni ed interni e le azioni esterne sono cambiate. Le cause principali sono dovute alla fatiscenza muraria, a manomissioni dell'impianto originario tramite aggiunte o sottrazioni di materia, eventuali dissesti. La struttura si è adattata ai nuovi carichi e, attraverso l'insorgere di soluzioni di continuità, ha assunto la migliore configurazione che le consente di lavorare esclusivamente a compressione.L'analisi, in questa fase, serve ad individuare il nuovo flusso tensionale nella struttura adattata ed il suo grado di sicurezza al tempo attuale.

Progetto e verifica dell’intervento di consolidamentoIl confronto tra lo stato originario, lo stato attuale e quello consolidato possono fornire delle fondamentali informazioni sulla bontà ed efficacia delle tecniche adottate e sul livello di sicurezza raggiunto. Una preventiva analisi autoptica è di fondamentale importanza: le lesioni presenti nella massa muraria rappresentano i sintomi della malattia, da essi occorre arrivare alla determinazione della patologia vera e propria che costituisce la causa prima che scatena il malanno.


Tiranti

La tendenza al ribaltamento fuori dal piano delle pareti sotto sisma, può essere efficacemente contrastata dallʼusodi appositi tiranti in cavi dʼacciaio

Meccanismi di rottura: Modo I: ribaltamento della facciata con i cantonaliModo II: espulsione della fasce di piano per flessioneModo III: ribaltamento della facciata senza cantonali


La sostituzione muraria

La sostituzione muraria è una tecnica di consolidamento che, nonostante sia molto radicata nella tradizione, presenta, tuttavia, una serie di inconvenienti. Inconvenienti che è bene conoscere ed esaminare attentamente per evitare di incorrere in errori che possono essere tali da compromettere il comportamento della struttura consolidata.

Mappatura delle tensioni principali di compressione in un pilastro di materiale lapideo. In presenza di un foro il flusso delle tensioni viene deviato. In presenza di un intarsio di materiale più rigido, in esso si ha una concentrazione di tensioni




Deformata e fessurazione prodotta dallʼuso di rappezzi con materiale di diversa rigidezza.




Fessurazione in corrispondenza di una sostituzione muraria effettuata con materiale diverso dallʼoriginale

La sostituzione muraria è un intervento di tipo irreversibile ed invasivo Se si decide di adottarlo come intervento di consolidamento occorre:a) evitare vibrazioni nella fase di demolizione e predisporre delle opportune opere provvisionali di sostegno; b) cercare di ripristinare il flusso tensionale mettendo in contrasto la nuova muratura con la vecchia, ad es. attraverso l'uso di martinetti a perdere; c) adoperare un materiale sostitutivo con le stesse caratteristiche fisico-meccaniche di quello preesistente. Occorre, inoltre, evitare la possibile ossidazione dei martinetti a perdere con opportuni trattamenti protettivi o adoperare meccanismi di contrasto realizzati ad hoc in acciaio inox. I martinetti devono sempre essere sigillati con betoncino antiritiro.


Le perforazioni armate (ovvero il cancro del consolidamento)

Uno degli interventi più sconsiderati e pericolosi nellʼambito del consolidamento degli edifici storici è quello dellʼuso dei cosiddetti reticoli armati o barre cementate.

Mappature delle tensioni principali di trazione e compressione in un blocco di muratura allʼinterno del quale è sigillata una barra metallica. Un salto termico di -30° genera delle tensioni di contrasto di 35,94 daN/cm2 a trazione e di 48,84 daN/cm2 a compressione. Tra il ferro e molti tipi di materiali lapidei esiste una intrinseca incompatibilità fisica dovuta al diverso valore del coefficiente di dilatazione termica

La dilatazione differenziata è causa di coazioni interne, anche di elevata intensità, che tendono, alternandosi nel tempo, a disaggregare i materiali ed a vanificare lʼazione dellʼaderenza: una sorta di rigetto, per volere adoperare un termine medico.


Le perforazioni armate (ovvero il cancro del consolidamento)

Uno degli interventi più sconsiderati e pericolosi nellʼambito del consolidamento degli edifici storici è quello dellʼuso dei cosiddetti reticoli armati o barre cementate.

Le perforazioni armate (o reticoli armati) nel consolidamento di edifici monumentali e di pregio artistico sono da stigmatizzare e da scartare a priori in quanto sono fortemente invasive, irreversibili, non economiche e possono presentare nel tempo il fenomeno del rigetto per la incompatibilità fisica dei materiali e la non eccelsa durabilità delle resine collanti.


Gli intonaci armati (ovvero il cancro del consolidamento)

Unʼaltro intervento insensato e pericoloso, che purtroppo gode di grande popolarità, è quello dellʼuso dei così detti intonaci armati, che poi più che degli intonaci sono delle vere e proprie lastre sottili in c.a. affacciate, a guisa di pancarrè, sulla muratura storica esistente.

Intonaco armato con rete elettrosaldata posta sui due lati e collegata da barre passanti. Tramite betoncino a spruzzo o gunite si riveste lʼintera muratura in un sudario di cemento armato. Questo tipo di intervento è assolutamente da evitare nellʼambito del consolidamento di edifici di interesse storico-artistico.




Irreversibilità, invasività, scarsa durabilità, incompatibilità fisica, con lʼaggravante del maggiore incremento di peso, e quindi delle eventuali azioni sismiche, e dellʼenorme crescita della rigidezza. Anche il decor e lʼaspetto della conservazione vengono fortemente mortificati. Lʼigrometria della parete consolidata viene stravolta e gli aumenti di spessore fanno scempio della geometria originale.




si è tentato addirittura, attraverso lʼuso di reti e reticoli armati, una sorta di drogaggio delle rigidezze, al fine di incanalare gli sforzi allʼinterno di flussi predefiniti e, creando una struttura nella struttura, riportare il comportamento delle pareti murarie nellʼalveo di tipologie più rassicuranti e più facilmente comprensibili come ad es. i telai



Palazzo Chiaramonte (Steri), Palermo. Vista frontale di una porzione del reticolo armato tridimensionale che pervade lʼintera struttura. In caso di rigetto lʼunica forma di intervento sarà la demolizione dellʼintero edificio

Allʼuso degli intonaci armati è sempre preferibile, pur con tutte le sue problematiche, la sostituzione muraria o addirittura lʼuso di opere provvisionali permanenti (si scusi lʼossimoro) che, quanto meno, hanno il pregio della totale reversibilità.


Nastri in composito, FRP(ovvero riparare con lo scotch)

Lʼuso dei rinforzi in materiale composito (fibre di carbonio, aramidiche, di vetro) prende spunto da una tecnica precedente, usata per il rinforzo delle strutture in coglometato cementizio: il betòn-plaquè

Nel Béton Plaquè delle lamiere metalliche vanno sempre incollate (a guisa di armature esterne) in corrispondenza delle zone tese della trave o del pilastro da rinforzare.

In un incollaggio il trasferimento dello sforzo tra elementi avviene, in virtù dellʼaderenza, tramite lʼinsorgere di tensioni tangenziali. Betòn-plaquè, lammellare etc.

Deformate ottenute tramite il MEC. Con una lamiera da 20 mm incollata allʼintradosso si ottiene un incremento della rigidezza del 19%.



I materiali fibro-rinforzati sono composti da due elementi: le fibre vere e proprie (caratterizzate da una elevata rigidezza e da una notevolissima resistenza meccanica) e la così detta matrice, un polimero termoindurente che ingloba e mantiene in posizione le fibre

Diverso modo di comportarsi di una nastro adesivo in base alle azioni agenti su di esso. Facilità di distacco (delaminazione), ovvero scarsa resistenza alle azioni ortogonali al piano di incollaggio. Grande resistenza ad azioni complanari (trazione). La trazione nei nastri si trasferisce al materiale lapideo tramite tensioni tangenziali di aderenza.




Un nastro adesivo incollato allʼintradosso trasforma dei sempli mattoncini di gesso in una trave in grado di sopportare dei notevoli carichi flessionali. Il nastro si comporta come lʼarmatura nelle strutture in c.a. Una errata disposizione del nastro rende il sistema totalmente incapace di assorbire azioni di tipo flessionale




Fasi di applicazione del rinforzo in fibre di carbonio. Le fasi 4, 5 e 6 possono essere ripetute per ottenere varie lamine in sovrapposizione.




Scarsa reversibilità. Eʼ vero che risulta abbastanza facile rimuovere a strappo i nastri in FRP (delaminazione), ma è anche altrettanto vero, vista la scarsa resistenza alla trazione superficiale di certo materiale lapideo (ad es. le arenarie), che una porzione superficiale di esso, più o meno consistente, possa essere rimosso insieme al nastro (peeling) procurando un danno al paramento murario.

Scarsa economicità. Materiali di derivazione aero-spaziale, nonostante una buona penetrazione nel mercato, sono ancora alquanto costosi, soprattutto se paragonati ai materiali tradizionali ed alle fibre naturali (canapa, juta etc.).

La durabilità è abbastanza discutibile, non tanto con riferimento alle fibre di carbonio (fibre di vetro ed aramidiche ad es. sono più vulnerabili), ma ai materiali polimerici impregnanti ed alle resine epossidiche di incollaggio. Non esistono esperienze o ricerche specifiche circa la resistenza all'invecchiamento di tali componenti. A dire il vero, esistono abbastanza notizie sul comportamento dei singoli elementi che compongono il composito sotto lʼeffetto di differenti condizioni igrotermiche, ma poche indagini sono state compiute sul sistema di rinforzo in opera, nelle sue reali condizioni ambientali.

Alta invasività. la porzione di muratura che, in fase di preparazione, è stata impregnata di resine, rimane alterata permanentemente con tutte le eventuali conseguenze relative alla parziale impermeabilizzazione e alla variazione delle caratteristiche igrometriche dellʼarea trattata. Da non trascurare neppure lʼeventuale alterazione del coefficiente di conducibilità termica che ha importanza in relazione ai fenomeni di condensa.




Esiste, inoltre, una cronica incompatibilità fisica tra muratura e fibre di carbonio, in quanto queste ultime hanno un coefficiente di dilatazione termica prossimo allo zero. Ciò può essere causa di coazioni indesiderate tra nastro e materiale lapideo le cui conseguenze nel tempo sono di difficile valutazione. Questo problema è di gran lunga più grave per le fibre aramidiche che hanno, addirittura, un coefficiente di dilatazione termico negativo (si espandono se la temperatura diminuisce e si contraggono se aumenta).

Criticità applicativa. Un ulteriore inconveniente è dato dalla necessità dellʼutilizzo di operatori iper-specializzati. Un rinforzo mediante FRP presenta criticità tali che solo una mano dʼopera altamente qualificata è in grado di gestire: perfetta planarità, omogeneità e pulizia delle superfici murarie; corretto allineamento e stratificazione dei tessuti; dosaggio dei componenti degli adesivi e delle resine epossidiche; controllo delle condizioni ambientali etc. Le possibilità di insuccesso legate a disattenzioni o trascuratezze delle maestranze sono elevate ed assolutamente intollerabili, visti gli oneri economici cui si va incontro e la possibilità di danneggiare il manufatto in modo irreparabile.

Resistenza al fuoco. La resina epossidica non è in grado di resistere a temperature superiori a 80-100°C, valore oltre il quale si liquefà annullando lʼadesione. Ne consegue che le strutture rinforzate con compositi, se esposte al pericolo potenziale del fuoco, devono essere predisposte con opportuni impianti antincendio ed efficaci rivestimenti termo-resistenti che fanno ulteriormente lievitare la spesa dellʼintervento.

Criticità in ambienti umidi. La presenza di acqua impedisce lʼaccesso della resina del primer allʼinterno dei pori della muratura, nonché il suo indurimento bloccando il processo di catalisi. Per questo motivo la struttura da sottoporre a rinforzo deve essere completamente asciutta e sempre protetta da eventuali precipitazioni atmosferiche improvvise. Il fenomeno della presenza di umidità è particolarmente frequente nelle strutture in muratura a causa della porosità intrinseca dei materiali che la compongono (pietre naturali o laterizi) e dei leganti utilizzati.




Lʼuso di un nastro continuo incollato allʼintradosso della trave causerebbe, a causa della trazione indotta dalla flessione, uno scollamento in corrispondenza delle concavità del profilo. Lʼuso di più spezzoni di CFRP può risolvere il problema. I nastri tendono a danneggiarsi in corrispondenza degli spigoli e, in quanto tesi, tendono sempre ad assumere sotto carico lʼandamento di un poligono convesso. Essi pertanto tendono a delaminarsi in corrispondenza di eventuali concavità e sotto azioni di compressione. Inoltre, vista la loro rigidezza (superiore allʼacciaio armonico), è impossibile esercitare alcuna forma di pretensione.

Le ultime Linee guida per lʼapplicazione al patrimonio culturale della normativa tecnica, a proposito dellʼuso di nastri e tessuti fibrorinforzati, riportano:

Il placcaggio con tessuti o lamine in materiale fibrorinforzato è anchʼesso un intervento invasivo, la cui efficacia va adeguatamente comprovata, sia a livello locale che di comportamento globale; inoltre valgono le considerazioni già formulate al punto 6.2.2, relativamente alla compatibilità di questi materiali e delle resine di incollaggio con la muratura storica. Tale tecnica può rappresentare una soluzione per interventi localizzati, ad esempio rinforzi flessionali di fasce murarie, verticali od orizzontali, per assorbire la spinta di elementi della copertura, di archi e di volte.

Anche le Istruzioni CNR, al punto 5.1.2, manifestano cautela nellʼuso dei rinforzi in composito nellʼambito di strutture di interesse storico o monumentale:

Qualora il rinforzo strutturale riguardi costruzioni di interesse storico o monumentale, si richiede una specifica giustificazione sullʼindispensabilità, improrogabilità e compatibilità dellʼintervento con le teorie del restauro.


Consolidamento di archi isolati e volte

Gli archi isolati e le volte sono dei sistemi che si reggono per forma. Una qualunque causa che tende ad alterarne la geometria provoca degli adattamenti dell'intero sistema (soluzioni di continuità irreversibili) miranti a raggiungere la condizione di equilibrio tramite l'uso esclusivo di tensioni di compressione

Deformate ottenute tramite unʼanalisi al passo: a) peso proprio; b) cedimento rotazionale + peso proprio; c) cedimento verticale + peso proprio; d) cedimento orizzontale + peso proprio


Rinfianchi

I rinfianchi sono dei rimedi costruttivi atti a contrastare il sollevamento alle reni che si manifesta, in una volta reale, a causa dell'attivarsi di un particolare meccanismo di collasso.

Possibili meccanismi di collasso di una volta o di un arco isolato caricati simmetricamente


Rinfianchi

I rinfianchi sono dei rimedi costruttivi atti a contrastare il sollevamento alle reni che si manifesta, in una volta reale, a causa dell'attivarsi di un particolare meccanismo di collasso.

Un riempimento in materiale sciolto, per i 2/3 dellʼaltezza di una volta, costituisce un ottimo ed economico elemento di stabilizzazione e di contrasto del meccanismo di collasso.


Rinfianchi

Quando presenti, occorre sempre evitare di rimuovere in blocco tali riempimenti: con ciò si rischierebbe di destabilizzare il sistema

I rinfianchi consentono di far rientrare la curva delle pressioni allʼinterno della sagoma della volta.


Rinfianchi

Lʼuso dei rinfianchi in volte a sesto acuto va valutato con estrema cura, in quanto può facilitare lʼinnesco di un meccanismo di collasso

Tipo di meccanismo di collasso che risulta favorito dalla presenza dei rinfianchi.


Frenelli

I frenelli sono delle strutture autoportanti che seguono il contorno dell'estradosso di una volta reale ed hanno la precipua funzione di contrastarne il sollevamento alle reni dovuto ad un eventuale meccanismo di collasso. Essi consentono anche di realizzare dei solai al di sopra della volta senza gravare su di essa

I frenelli consentono di scaricare una volta dallʼazione di un eventuale solaio, ma la

concentrano in zone ristrette dei muri dʼambito. Essi inoltre contrastano il sollevamento alle reni e quindi

il meccanismo di collasso. Occorre evitare il contatto diretto con la volta

Gli stessi frenelli sono dei sistemi spingenti, essi alterano la distribuzione delle rigidezze ed aggiungono delle nuove masse in

quota aumentando la vulnerabilità sismica dellʼedificio. Lʼintervento, inoltre, è invasivo e irreversibile ed induce delle notevoli azioni

concentrate sui muri perimetrali.


Frenelli

I frenelli sono delle strutture autoportanti che seguono il contorno dell'estradosso di una volta reale ed hanno la precipua funzione di contrastarne il sollevamento alle reni dovuto ad un eventuale meccanismo di collasso. Essi consentono anche di realizzare dei solai al di sopra della volta senza gravare su di essa

Una possibile soluzione alternativa per by-passare lʼuso dei frenelli è quella di adoperare rinfianchi e travi metalliche zincate ortogonali allʼasse ella volta


Cappe armate

Un altro intervento di consolidamento che ha provocato delle immani devastazioni nel patrimonio monumentale del nostro paese è lʼuso delle così dette cappe armate

Cappa armata spillata ad una volta. Intervento assolutamente da evitare in quanto invasivo, irreversibile, di scarsa durabilità; incrementa le masse sismiche ed altera il rapporto tra le

rigidezze


Cappe armate


Cappa armata spillata ad una volta. Intervento assolutamente da evitare in quanto invasivo, irreversibile, di scarsa durabilità;

incrementa le masse sismiche ed altera il rapporto tra le rigidezze

Deformata di una volta consolidata con cappa in c.a. e spillature metalliche, sottoposta ad un salto termico

uniforme di 35°. La differente deformabilità della cappa e della volta ed il diverso coefficiente di dilatazione termica

causano il distacco tra i due materiali


Cappe armate


Distacco dei conci a causa dellʼinterazione tra cappa in conglomerato e volta in muratura. Deformata ottenuta tramite unʼanalisi al passo effettuata con il MEC per un

salto termico di + 30

Le stesse Linee guida per lʼapplicazione al patrimonio culturale della normativa tecnica, asseriscono: La realizzazione allʼestradosso di controvolte in calcestruzzo, armate o no, è da evitarsi, per la riduzione dello stato di compressione nella volta in muratura e lʼaumento delle masse sismiche, oltre che per lʼimpoverimento che induce, in termini di valori culturali e testimoniali, nel manufatto storico.


Perforazioni armate

Le problematiche delle perforazioni armate sono già state trattate, qui si sottolinea semplicemente che è assolutamente incomprensibile come oggi si trovino in libreria testi, sedicenti specialistici, in cui venga ancora proposta come tecnica di consolidamento di archi e volte reali l'uso del così detto reticolo armato

Mappature delle tensioni principali di trazione e compressione, ottenute con il MEC, di un arco sostenuto da barre cementate e sottoposto ad un salto termico uniforme di 35°C. A sinistra è

riportato il massimo valore della tensione di trazione che le chiodature trasmettono alla muratura: 17,02 daN/cm2. Per un salto negativo le mappature sarebbero complementari


Perforazioni armate

Le problematiche delle perforazioni armate sono già state trattate, qui si sottolinea semplicemente che è assolutamente incomprensibile come oggi si trovino in libreria testi, sedicenti specialistici, in cui venga ancora proposta come tecnica di consolidamento di archi e volte reali l'uso del così detto reticolo armato

Palazzo Chiaramonte (Steri), Palermo. Sistema di perforazioni armate a sostegno di

una serie di archi.

Mappatura delle tensioni principali di trazione in un arco con reticolo armato. A causa della diversa espansione termica nascono allʼinterno delle coazioni tra barre e muratura che portano a picchi

di tensione inaccettabili per un materiale lapideo.


Perforazioni armate

Mappatura delle tensioni principali di compressione in una serie di archi sostenuti da perforazioni armate. A causa della diversa espansione termica nascono allʼinterno delle coazioni tra barre e muratura che portano a picchi di tensione inaccettabili per un materiale lapideo: 357 daN/cmq.

Il problema della durabilità potrebbe essere risolto, in parte, con lʼuso dellʼacciaio inox o di barre in composito, ma la mancanza di informazioni certe sul comportamento allʼinvecchiamento delle resine collanti, la incompatibilità fisica dei materiali, lʼindebolimento della muratura a causa delle perforazioni e lʼalterazione locale della rigidezza si rivelano degli ostacoli duri da superare


Rinforzo con fibre naturali

Ponte Inca sulle Ande peruviane

Le fibre naturali quali il lino, la canapa e la Iuta sono economiche, hanno un elevato livello di resistenza e sono state adoperate per scopi strutturali da tempo immemorabile: tende, vele, sartiame, ponti sospesi etc.




Rinforzo con fibre naturali: intervento storico ed efficace, in piena sintonia con i dettami del restauro.

Prima di ogni intervento su una volta, essa va debitamente puntellata tramite apposite

centine



Tipica armatura lignea di una volta in canne e gesso. Essa è lʼelemento portante a cui occorre rivolgere tutte le attenzioni del caso.

Lʼuso delle fibre naturali trova unʼaltra applicazione tradizionale nel risarcire le lesioni che si manifestano nelle finte volte in canne e gesso. Si ricorda che in tali strutture lʼelemento portante è il graticcio ligneo vincolato nelle pareti murarie perimetrali del vano , la superficie continua curva intradossale altro non è che un controsoffitto in stuoie di canne e gesso, appeso tramite chiodatura alle centine di supporto




Completa scomparsa della parte in gesso a causa dellʼacqua penetrata da uno squarcio della copertura.


Catene

L'uso di catene metalliche, insieme ai contrafforti ed agli archi rampanti, è il rimedio più antico per contrastare la spinta esercitata sulle murature dʼambito da archi e volte e per prevenire il ribaltamento delle medesime.

Deformata e mappatura delle tensioni principali di compressione in una volta consolidata tramite tiranti. I tiranti contrastano il moto delle pareti perimetrali e tendono a preservare la forma della

volta e, quindi, la sua stabilità.


Catene

L'uso di catene metalliche, insieme ai contrafforti ed agli archi rampanti, è il rimedio più antico per contrastare la spinta esercitata sulle murature dʼambito da archi e volte e per prevenire il ribaltamento delle medesime.

Bolzone a paletto deformato a causa di una spinta eccessiva della volta.

Deformata di una volta con tirante allʼestradosso sottoposta ad un salto termico negativo uniforme. Unʼanalisi al passo evidenzia

come i muri superiori hanno la tendenza a ribaltare verso lʼinterno.


Natri in CFRP

Eʼ diventata pratica corrente, sia per contrastare il sollevamento alle reni dovuto ad un probabile meccanismo di collasso per moto rigido, sia per limitare (a guisa di armatura) l'aprirsi di soluzioni di continuità tra i conci, incollare, in corrispondenza delle zone tese delle volte, dei nastri in CFRP con un collante ad alto potere aggrappante.

Deformata di una volta a botte calcolata tramite MEC con unʼanalisi non lineare al passo: a) nastro CFRP solo sullʼestradosso; b) nastro CFRP su estradosso e parte centrale dellʼ intradosso.

Da notare che a causa dellʼapertura delle fessure nella parte intradossale ed alla elevata compressione si manifesta una delaminazione del nastro

I nastri in materiale composito andrebbero usati come lʼarmatura nel c.a., cioè andrebbero disposti nelle zone tese


Natri in CFRP

La presenza del nastro contrasta il formarsi delle

cerniere

Nelle strutture murarie e nelle volte rinforzate mediante CFRP, in caso di sollecitazioni cicliche di trazione e compressione, come quelle esercitate da un sisma o dalle variazioni termiche, lʼadesione muratura-composito può notevolmente deteriorarsi nel tempo a causa di fenomeni di instabilità locali.

Come sottolinea il CNR-DT200, 2004, al punto 5.1.3 (7p): quando si applicano tessuti o lamine di FRP su superfici murarie, si deve tener presente la completa assenza di traspirabilità dei materiali compositi. Per tali motivi gli interventi di rinforzo strutturale eseguiti con tale materiale non devono, di norma, interessare estese superfici del paramento murario al fine di preservare una adeguata traspirabilità del sistema.


Natri in CFRP

Deformata ottenuta con una analisi non lineare al passo di una volta sotto sisma da sinistra con un nastro CFRP incollato soltanto allʼestradosso. La scorrettezza di tale disposizione viene evidenziata dalla delaminazione in corrispondenza della parte compressa che corrisponde alle sezioni di apertura delle fessure per trazione

Il disporre le fibre di carbonio soltanto da una parte è scorretto concettualmente, nessuno si sognerebbe mai di eliminare ad es. le armature intradossali in una trave incastrata in c.a., eppure per i sistemi murari ciò è, inspiegabilmente, pratica corrente.


Natri in CFRP

Il disporre le fibre di carbonio soltanto da una parte è scorretto concettualmente, nessuno si sognerebbe mai di eliminare ad es. le armature intradossali in una trave incastrata in c.a., eppure per i sistemi murari ciò è, inspiegabilmente, pratica corrente.


rossano presentazione cucco cm

Documents