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Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta nelle strutture storiche Dr. Ilaria Senaldi Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura - Università degli Studi di Pavia [email protected] Alessandria, 2 Febbraio 2017 ANCE Alessandria IL RECUPERO, IL RESTAURO E IL CONSOLIDAMENTO DI IMMOBILI STORICI E VINCOLATI

Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

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Page 1: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

nelle strutture storiche

Dr. Ilaria Senaldi

Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura - Università degli Studi di Pavia

[email protected]

Alessandria, 2 Febbraio 2017

ANCE – Alessandria

IL RECUPERO, IL RESTAURO E IL CONSOLIDAMENTO DI IMMOBILI STORICI E VINCOLATI

Page 2: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Classificazione degli interventi secondo la Circolare esplicativa delle NTC 2008

Interventi volti a ridurre le carenze dei collegamenti

Interventi sugli archi e sulle volte

Interventi volti a ridurre l’eccessiva deformabilità dei solai

Interventi in copertura

Interventi che modificano la distribuzione degli elementi verticali resistenti

Interventi volti ad incrementare la resistenza nei maschi murari

Interventi su pilastri e colonne

Interventi volti a rinforzare le pareti attorno alle aperture

Interventi alle scale

Interventi volti ad assicurare i collegamenti degli elementi non strutturali

Interventi in fondazione

Realizzazione di giunti sismici

Page 3: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

• Il ruolo dei diaframmi nel comportamento sismico è quello di trasferire le azioni orizzontali di loro competenza alle pareti su cui insistono

• Devono costituire un vincolo per le pareti sollecitate da azioni ortogonali al proprio piano

• La necessità di un irrigidimento per ripartire diversamente l’azione sismica tra gli elementi verticali è invece non così frequente

• Gli effetti di un intervento di irrigidimento dei diaframmi deve essere valutato, anche se limitato

• All’irrigidimento dei diaframmi si associa un aumento della resistenza degli elementi, che può migliorare la risposta sismica della struttura

Criteri di intervento su diaframmi di solaio e coperture

Page 4: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Tipologie di solai lignei

• Presenza di orditure principali, ortogonali tra loro

• Trave maestra in posizione generalmente centrale

• Danno in caso di sisma:

• crollo parziale dell’impalcato

• sfilamento delle travi dalla sede di appoggio, a causa di movimenti relativi tra le pareti

Meccanismo di ribaltamento fuori piano per flessione con danneggiamento del solaio

Page 5: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Tipologie di solai lignei Solaio di mezzane con bussola e cornice intagliata di riquadratura

Page 6: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Tipologie di solai lignei Solaio di tavole con regoli

Solaio di tavole a cassettoni

Page 7: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Elemento di ripartizione

Tipologie di solai lignei

Particolari costruttivi di ancoraggio delle travi alle pareti perimetrali

• presenza di elementi di ripartizione del carico all’appoggio (mensole di pietra, legno, laterizio)

• ancoraggi delle travi alle pareti perimetrali

Page 8: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Tipologie di coperture lignee

• Struttura costituita da capriate

• Appoggio delle capriate e della trave del colmo su dormienti o mensole

Danno in caso di sisma:

• degrado del materiale

• crolli a causa di movimenti relativi tra le pareti

a) Copertura a doppia falda • unione di strutture a falda unica su due

versanti del muro di spina

b) Copertura a semi-padiglione • travi di colmo aggangiate a muro di spina

e alle angolate • orditura orizzontale poggiante su timpani

e colmi

Danno in caso di sisma: • sconnessione delle angolate per spinta

esercitata dai colmidi padoglione

Page 9: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Tipologie di coperture lignee Orditura degli elementi strutturali

Page 10: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Tipologie di coperture lignee Capriate lignee

Page 11: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Tipologie di coperture lignee Capriate lignee

Dettagli delle unioni

Page 12: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Il cordolo è appoggiato solo sul lato interno della muratura a più paramenti: eccentricità di carico ed indebolimento della sezione

La sostituzione di solai in legno con solai in laterocemento, ovverosia l’irrigidimento di strutture orizzontali, non ha prodotto l’atteso miglioramento del comportamento strutturale.

La muratura non è adeguatamente consolidata

Espulsione della facciata

Le pareti ortogonali non sono adeguatamente collegate tra loro

Sostituzione di solai in legno

Inefficacia di alcune tecniche utilizzate nel recente passato

Page 13: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

irrigidimenti estradossali con tavolati, applicazioni bandelle, FRP interventi intradossali e controventature con tiranti metallici

Applicazione bandelle all’estradosso

Inserimento conci lignei e tiranti metallici all’intradosso

Ruolo dei solai nel comportamento sismico: trasferire e ripartire le azioni orizzontali e costituire un vincolo per le pareti. La trasformazione di solai flessibili in solai rigidi comporta una diversa distribuzione delle azioni agenti sulle pareti, che può rilevarsi favorevole o sfavorevole in funzione della geometria della struttura. Di ciò si dovrà adeguatamente tenere conto nella modellazione e nelle analisi.

A. Borri

Irrigidimento legno-legno

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai

Page 14: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Al fine di contribuire alla stabilità delle murature e di attivare una risposta di tipo scatolare, buone connessioni tra pareti e diaframmi sono necessarie.

La presenza di ancoraggi previene l’occorrenza di ribaltamenti agli appoggi e assicura la continuità tra pareti murarie e diaframmi

Tipologie di possibili interventi

travi o tavolati in legno aggiuntivi

inserimento di placche o profili metallici per sostenere le travi esistenti

nuove connessioni tra solaio e muri in acciaio

cordoli in c.a. o acciaio

invasivi meno invasivi, rimovibili

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai Possibili soluzioni per migliorare la risposta globale

Page 15: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

(a) SEMPLICE TAVOLATO; (b) DOPPIO TAVOLATO; (c) CONTROVENTI DIAGONALI (striscie FRP oppure lamine metalliche); (d) FOGLI DI COMPENSATO SOVRAPPOSTI o PANNELLI MULTISTRATO; (e) SOLETTA IN CA. COLLABORANTE.

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai Irrigidimento dei solai

Page 16: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Immagini da [M. Parisi & M. Piazza, 2015]

• Connettori (in legno o acciaio) per migliorare la collaborazione tra travetti e tavolato

• Strati di assito aggiuntivo o presenza di solette collaboranti

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai Irrigidimento dei solai

Page 17: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai Irrigidimento dei solai Rinforzo a secco dei solai:

Uso di piatti di acciaio preforato solidarizzato con travetti mediante spinotti infissi a secco

• spessore del piatto 10÷15mm

• larghezza variabile 100÷200mm

Soluzione di rinforzo con corrente in legno con connettori a piolo

• incremento di rigidezza meno significativo

• corrente sagomato in presenza di travi inflesse

Soluzione di rinforzo misto, con aggiunta successiva di sottofondo strutturale

• uso degli spinotti come connettori a taglio per la collaborazione tra travi e sottofondo

Page 18: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Nota: l’irrigidimento del diaframma non può essere fatto a prescindere dal problema del collegamento del solaio alle pareti.

L’irrigidimento del diaframma comporta infatti un incremento delle sollecitazioni mutuamente trasmesse tra solaio e parete

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai Irrigidimento dei solai

Page 19: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

I solai vengono poi ancorati alle pareti per evitare lo sfilamento delle travi, e per svolgere un’azione di distribuzione delle forze orizzontali e di contenimento delle pareti. I collegamenti possono essere effettuati in posizioni puntuali.

Ancoraggio dei solai ai muri

Interventi volti a ridurre le carenze dei collegamenti

Page 20: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Ancoraggio dei solai ai muri

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai

Page 21: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Masonry Structures, Seismic Retrofit slide 11

Floor-to-Wall Connections

from AS 3826, “Seismic strengthening of

existing buildings”

Wall-to-floor connections - floor joists perpendicular to wall

Travetti perpendicolari ai muri perimetrali

Ancoraggio dei solai ai muri

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai

Page 22: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

La tecnica di rinforzo con soletta collaborante, in calcestruzzo eventualmente leggero, realizza anche un forte irrigidimento nel piano del solaio.

Gli effetti di tale intervento vanno valutati sia in relazione alla ripartizione delle azioni tra gli elementi verticali sia all’aumento delle masse.

Solette collaboranti

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai

Page 23: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Rinforzo del solaio ligneo con sottofondo strutturale:

• posa di guaina traspirante,

• perforazioni e inserimento di spinotti,

• connessione alla muratura

Solette collaboranti

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai

Page 24: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Solette collaboranti

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai

Esempio di calcolo della rigidezza di un solaio rinforzato con soletta in c.a.

Possibili effetti negativi di tale intervento nel caso in cui la soletta in c.a. non sia ben collegata al solaio consolidato.

Se ben connessa, invece, la soletta contribuisce alla riduzione degli sforzi agenti sulla sezione e al contenimento della freccia rispetto al solaio originale (valutare comunque l’effetto sul solaio dovuto all’incremento di peso proprio)

Page 25: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai Consolidamento delle travi lignee

Formazione di appoggi intermedi rompitratta

• rinforzo con tiranti intradossali inclinati e montanti (capriata rovescia)

• riduzione della luce della trave

• riduzione degli sforzi flessionali

Nota: pressioni esercitate da piastre metalliche sulle superfici di contatto con il legno devono essere inferiori alle pressioni massime ammissibili

Page 26: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai Consolidamento delle travi lignee

Formazione di appoggi intermedi rompitratta

Trave esistente funge da elemento compresso della capriata

Intervento eseguito a travi scariche dopo aver rimosso la copertura o dal sottotetto con travi caricate (forzamento per ridurre sollecitazioni da carico permanente)

Page 27: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai Consolidamento delle travi lignee

Formazione di appoggi intermedi rompitratta

• rinforzo con tirante intradossale e due montanti (capriata rovescia)

• la trave rinforzata si comporta come una trave continua su 4 appoggi con campate di luce esterna l1 e interna l

Page 28: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Consolidamento con elementi metallici affiancati

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai Consolidamento delle travi lignee

a) Pavimento b) Travetto c) Tavolato di estradosso d) Trave in acciaio e) Staffa metallica di collegamento tra

trave lignea e profili f) Trave da rinforzare

Page 29: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Consolidamento con elementi metallici affiancati

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai Consolidamento delle travi lignee

Page 30: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Consolidamento con elementi metallici posti all’estradosso

Interventi per ridurre la deformabilità dei solai Consolidamento delle travi lignee

a) Pavimento b) Trave in acciaio c) Trave da rinforzare d) Staffa metallica di collegamento e) Getto in c.a. f) Soletta collaborante g) Travetti lignei

Page 31: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Linee guida Reluis

Interventi locali su elementi strutturali lignei Sostituzione di porzioni degradate o lesionate

• In caso di lesioni strutturali profonde ed alterazioni gravi a causa di attacchi biologici anche in parti non in vista o inaccessibili

• Ripristino delle testate ammalorate delle travi, realizzare preventivamente una breccia nella muratura per creare un accesso alla testata degradata

Page 32: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Ricostruzione di elementi di estremità di capriata mediante protesi di testata:

Linee guida Reluis

Interventi locali su elementi strutturali lignei Sostituzione di porzioni degradate o lesionate

Page 33: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

• È in generale opportuno il mantenimento dei tetti in legno, in quanto limitano l’entità delle masse e garantiscono un’elasticità simile a quella della compagine muraria sottostante.

• La Circ. 617/2009 suggerisce il miglioramento delle connessioni tra coperture e pareti.

– collegamento con capichiave metallici

– cordoli-tirante in legno o in metallo opportunamente connessi sia alle murature che al tetto a formare un elemento di ripartizione dei carichi agli appoggi della copertura e un vincolo assimilabile ad una cerniera tra murature e orditure.

• In caso di orditure spingenti, la spinta deve essere compensata.

• Deve essere presente un buon collegamento nei nodi delle capriate, per evitare scorrimenti e distacchi in presenza di azioni orizzontali.

Criteri di intervento in copertura

Page 34: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Irrigidimento e controventamento dei diaframmi di falda delle coperture

Interventi in copertura

Page 35: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Irrigidimento e controventamento dei diaframmi di falda

Interventi in copertura

• Controventamento a livello del solaio o nel piano di falda • Uso di trefoli con tenditori e/o cordoli perimetrali metallici

Page 36: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Connessione della copertura alle pareti perimetrali

Ancoraggio dei travetti del tetto alla muratura

Interventi in copertura

Page 37: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Connessione della copertura alle pareti perimetrali

Collegamento dei puntoni alla trave di colmo con staffe metalliche

Interventi in copertura

Page 38: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Consolidamento degli elementi di copertura

Nuova capriata estradossale con saette e sistemi di appensione della trave di colmo e terzere

1) Puntone estradossale 2) Tirante metallico di

appensione 3) Saetta lignea 4) Catena metallica con

doppio tirante

• i puntoni della capriata poggiano sulla parete come travetti di falda • nel caso di conservazione di terzere originali, le saette sono

necessarie per evitare la flessione dei puntoni

Interventi in copertura

Page 39: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Consolidamento degli elementi di copertura

Interventi sui puntoni

1) Puntone 2) Montante della capriata

rovescia 3) Tiranti della capriata

rovescia 4) Rinforzo della catena con

tiranti aggiuntivi

• in assenza di saette, verifica a pressoflessione dei puntoni non soddisfatta • realizzazione di capriata rovescia inclinata • inserimento di tiranti aggiuntivi per rinforzare la catena lignea

piastre e flange per trasmissione della componente verticale del tirante (3) al monaco

Interventi in copertura

Page 40: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Rif. Allegato 2°.1-UR02-1 – Progetto RELUIS- “Interazione di solai lignei con gli elementi

portanti in muratura di edifici esistenti” M.Piazza- C.Baldessari

Definizione di membrane equivalenti

Modellazione e valutazione degli interventi

Page 41: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Irrigidimento con piatti chiodati metallici o strisce in CFRP

Modellazione e valutazione degli interventi Test per la valutazione dell’effetto dell’irrigidimento dei diaframmi

[N. Gattesco & L. Macorini, 2014]

Page 42: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Modello meccanico con a) forza F parallela ai travetti o b) parallela al tavolato

Solaio non rinforzato

con:

rigidezza della molla rotazionale

a distanza tra la coppia di chiodi

nb numero di assi del tavolato (L2/i), nj numero dei travetti (L1/l)

Modellazione e valutazione degli interventi Test per la valutazione dell’effetto dell’irrigidimento dei diaframmi

[N. Gattesco & L. Macorini, 2014]

Irrigidimento con piatti chiodati metallici o strisce in CFRP

Page 43: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Solaio rinforzato con piatti metallici chiodati

rigidezza dei piatti chiodati

Modello meccanico con a) forza F parallela ai travetti o b) parallela al tavolato

Modellazione e valutazione degli interventi Test per la valutazione dell’effetto dell’irrigidimento dei diaframmi

[N. Gattesco & L. Macorini, 2014]

Irrigidimento con piatti chiodati metallici o strisce in CFRP

con:

nb numero di assi del tavolato (L2/i), nj numero dei travetti (L1/l)

Page 44: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

con:

rigidezza della singola striscia in CFRP posta in diagonale

Solaio rinforzato con strisce in CFRP

angolo tra la direzione delle scrisce diagonali e la forza applicata ci dimensione della cella , d is lunghezza della cella diagonale nh e nv sono il numero di celle

Modello meccanico con a) forza F parallela ai travetti o b) parallela al tavolato

Modellazione e valutazione degli interventi Test per la valutazione dell’effetto dell’irrigidimento dei diaframmi

Irrigidimento con piatti chiodati metallici o strisce in CFRP

Page 45: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Prototipi F1, F2

Prototipo F3

Prototipo F4

Modellazione e valutazione degli interventi Test per la valutazione dell’effetto dell’irrigidimento dei diaframmi

Irrigidimento con piatti chiodati metallici o strisce in CFRP

Page 46: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Risposta nel piano del diaframma:

Irrigidimento mediante applicazione di differenti tecniche

Modellazione e valutazione degli interventi Test per la valutazione dell’effetto dell’irrigidimento dei diaframmi

[M. Parisi & M. Piazza, 2015]

Tavolato semplice

Tavolato doppio incrociato

Lamine metalliche

CFRP

Pannelli multistrato Soletta

c.a.

Page 47: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Valutazione dell’influenza dei diaframmi e dei connettori sulla rigidezza a taglio dei solai

AB (non rinforzato) R (consolidato)

CC1 CC2 CC3

Prototipi:

Condizioni al contorno:

Modellazione e valutazione degli interventi Test per la valutazione dell’effetto dell’irrigidimento dei diaframmi

[A. Brignola et al., 2015]

Page 48: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

rigidezza a taglio dei connettori muro-solaio

rigidezza nel piano del diaframma

Valutazione dell’influenza dei diaframmi e dei connettori sulla rigidezza a taglio dei solai

Modellazione e valutazione degli interventi Test per la valutazione dell’effetto dell’irrigidimento dei diaframmi

[A. Brignola et al., 2015]

Page 49: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

With:

Rigidezza a taglio del solaio

rigidezza dei connettori

tavolato ligneo cordolo di piano metallico

Valutazione dell’influenza dei diaframmi e dei connettori sulla rigidezza a taglio dei solai

Modellazione e valutazione degli interventi Test per la valutazione dell’effetto dell’irrigidimento dei diaframmi

[A. Brignola et al., 2015]

Page 50: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Tipologie di volte in muratura Esempi di orditura di volte in mattoni

Page 51: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Meccanismi di danno di archi e volte Carichi agenti e risposta dei piedritti

Sviluppo di cerniere plastiche

• alle reni e in chiave o in corrispondenza di carichi concentrati • a seconda del movimento relativo dei piedritti, in caso di azione

sismica

Page 52: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Santuario della Madonna dell’Ambro, Montefortino (FM)

Meccanismi cinematici di archi e volte Carichi agenti e risposta dei piedritti

Sviluppo di cerniere plastiche

Page 53: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Meccanismi di danno di archi e volte

Page 54: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Circ. 617/2009 : “La realizzazione di contro-volte in calcestruzzo o simili, armate o no, è da evitarsi per quanto possibile e, se ne viene dimostrata la necessità, va eseguita con conglomerato alleggerito e di limitato spessore.”

Inefficacia di alcune tecniche utilizzate nel recente passato Cappe armate

Page 55: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

55

SUGGERIMENTI

• Eliminazione delle spinte con catene

• Ripristino della continuità nelle lesioni

• Alleggerimento del riempimento

• Frenelli a contrasto dei cinematismi

DA EVITARSI

• Placcaggio all’estradosso con controvolte in calcestruzzo armato

• Perforazioni armate

Applicazione di fasce in composito

Interventi sulle volte in muratura

Page 56: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

• Utilizzo di catene metalliche per compensare le spinte di volte o archi indotte sulle murature di appoggio e ne impediscano l'allontanamento reciproco

• Le catene sono collocate generalmente alle reni. Se collocate a livelli diversi (estradosso delle volte) è necessario valutarne l'efficacia

• Le catene devono avere adeguata rigidezza (sono da preferirsi barre di grosso diametro e lunghezza, per quanto possibile, limitata)

• Le catene devono essere poste in opera con un tiro sufficiente, in modo da assorbire parte della spinta valutata tramite il calcolo

• Valori eccessivi del tiro possono indurre danneggiamenti localizzati nella muratura

• In caso di lesioni e/o deformazioni, la riparazione deve ricostituire i contatti tra le parti separate, per garantire il trasferimento uniforme delle sollecitazioni

Inserimento di catene per la stabilità del sistema volta-pareti

Interventi sulle volte in muratura

Page 57: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi sulle volte in muratura Inserimento di catene per la stabilità del sistema volta-pareti

Pareti non vincolate in sommità

• Formazione di fessure in chiave e alle reni della volta, al piede del piedritto

Momento ribaltante

oorib Hfm

Momento stabilizzante

22

22

2211

1

AmmAmm

BAmvastab

xtqxtq

xxtfm

Page 58: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi sulle volte in muratura Inserimento di catene per la stabilità del sistema volta-pareti

Pareti vincolate in sommità

• Formazione di fessure alle reni e al ringrosso estradossale della volta

• Fessurazione al piede e in sommità della porzione AD

Azione di contenimento in D

Momento stabilizzante del tronco AD

stADDAvoo

D

c mxxfHfH

f 221

2

*

2

22

2222

1

2211

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xtqxtqm

Page 59: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi sulle volte in muratura Inserimento di catene per la stabilità del sistema volta-pareti

• In edifici storici, utilizzate per lasciare integra la percezione della volta e delle sue decorazioni

• In presenza di catene estradossali, generalmente mancano quelle intradossali

• Catene esistenti sono in legno, con problemi di conservazione e di ancoraggio alle pareti

Pareti vincolate in sommità

Uso di catene estradossali

• Attualmente utilizzate come intervento poco invasivo, nel caso sia possibile rimuovere il pavimento soprastante

• Staticamente efficaci solo quando su pareti laterali grava carico verticale sufficiente

Page 60: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi sulle volte in muratura Interventi sulle volte in muratura Inserimento di catene per la stabilità del sistema volta-pareti

Pareti vincolate in sommità

Uso di catene estradossali

• Oltre alle catene è possibile l’inserimento di controventi metallici che contribuiscono a migliorare la risposta scatolare della struttura collegando le pareti

Page 61: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi sulle volte in muratura Contenimento della spinta

Inserimento all’estradosso della volta di dispositivo metallici “a compasso” per il contenimento della spinta della volta sottostante

1) Puntoni 2) Tirante 3) Rostro di contenimento

(nella tasca delle reni) 4) Cerniera di sommità 5) Dispositivo di controllo

della tensione del tirante

• applicabile se la quota del coronamento delle pareti perimetrali è inferiore alla chiave di volta

• uso di elementi inclinati, incernierati in sommità, con tiranti di contenimento

Page 62: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi sulle volte in muratura Uso di frenelli e fibre in composito

Page 63: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi sulle volte in muratura Uso di frenelli e fibre in composito

Per l’intervento è necessaria un’adeguata preparazione del substrato:

• sabbiatura della superficie per renderla scabra e porosa

• asportazione delle polveri di cantiere per consentire l’aggrappaggio

• smussatura delle superfici ad angolo (nervature delle volte) che possano recidere le fibre

Page 64: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi sulle volte in muratura

Affidabilità tecnica dell’intervento:

• Se si interviene all’estradosso, è necessario eliminare il rinfianco della struttura. Ciò richiede il ripristino di una struttura stabilizzante

• Applicazione efficace se la volta non è troppo deformata, se è staticamente in equilibrio, se il supporto murario non è decoeso

• La realizzazione dei frenelli comporta riduzione delle componenti orizzontali ma è praticabile solo se la volta ha stabilità e limitate deformazioni (riduzione comporta alterazione della curva delle pressioni: volta è più sensibile a carichi accidentali)

• In presenza di tiranti tesati , è necessario valutare se variare opportunamente la forza di tiro in caso di svuotamento del riempimento della volta, per evitare che la curva delle pressioni esca dal nocciolo centrale d’inerzia

Uso di frenelli e fibre in composito

Page 65: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi sulle volte in muratura Affidabilità di interventi con materiale fibrorinforzato

• Problemi di durabilità dell’adesivo, sensibile a umidità o alte temperature, che richiede periodica manutenzione

• La resina epossidica ha elevata resistenza a tensioni tangenziali: può provocare rottura del materiale murario in caso di distacchi

• Il supporto può subire alterazioni cromatiche

• Il materiale non è traspirante, è quindi necessario limitare l’applicazione in caso di superfici decorate

• Le proprietà meccaniche dei materiali fibrorinforzati degradano in presenza di:

• Ambiente alcalino • Temperature estreme • Cicli termici • Radiazioni ultraviolette • Fenomeni reologici (viscosità,

rilassamento, fatica, carichi ciclici)

Page 66: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi sulle volte in muratura Ripristino delle deformazioni

Fasi di intervento:

1) Rilievo della struttura dissestata 2) Esecuzione e posa in opera di centinatura sagomata 3) Rimozione di pavimento e riempimento 4) Pulitura dei giunti di estradosso 5) Predisposizione di perfori armati e piastre di ancoraggio 6) Posa di malta fibrorinforzata in corrispondenza dell’applicazione del rinforzo 7) Messa in opera della fibra metallica e ancoraggio alle piastre 8) Tensionamento progressivo dei nastri e monitoraggio dell’assetto dei conci 9) Rinzeppamento dei conci 10) Posa di malta fibrorinforzata in corrispondenza dei nastri in SRG

Page 67: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Interventi sulle volte in muratura Ripristino delle deformazioni

Fasi di intervento:

7) 8) 10)

5) 5) 7)

Page 68: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

Simulazione dei rinforzi in frp su volte a crociera • Tessitura: disposizione opportuna degli

assi locali degli elementi

• Rinfianco: vincoli e materiale opportuni

• Vincoli sui bordi: confronti

• Condizioni di carico realistiche

Modellazione del comportamento delle volte

Page 69: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI Alcune delle immagini e dei metodi proposti sono tratti dalle seguenti pubblicazioni:

ARTICOLI SCIENTIFICI

Cattari, S., Resemini, S., & Lagomarsino, S. (2008). Modelling of vaults as equivalent diaphragms in 3D seismic analysis of masonry buildings. Structural analysis of historic construction. Taylor & Francis, London, 517-524.

Brignola, A., Pampanin, S., & Podestà, S. (2012). Experimental evaluation of the in-plane stiffness of timber diaphragms. Earthquake Spectra, 28(4), 1687-1709.

Gattesco, N., Macorini, L. (2014). In-plane stiffening techniques with nail plates or CFRP strips for timber floors in historical masonry buildings. Construction and Building Materials 58, 64–76.

Parisi, M. A., & Piazza, M. (2015). Seismic strengthening and seismic improvement of timber structures. Construction and Building Materials, 97, 55-66.

Valluzzi, M. R., Garbin, E., Dalla Benetta, M., & Modena, C., 2008. Experimental assessment and modelling of in-plane behaviour of timber floors. In Proceedings of the 6th international conference on structural analysis of historical constructions–SAHC08, Bath.

MANUALI

“Manuale delle murature storiche – Volumi I e II”, a cura di Chiara Donà, Dei Edizioni, ISBN: 884960403

“Trattato sul consolidamento e restauro degli edifici in muratura – Tomo II” Interventi su strutture in elevazione”, di Massimo Mariani, Dei Edizioni, ISBN: 8849617518

“Consolidamento degli edifici storici”, di Ezio Giuriani, UTET Edizioni, ISBN: 978-88-5980763-6

“Il manuale tematico della terra cruda” a cura di Maddalena Achenza, Ulrico Sanna, Dei edizioni, diponibile online: http://www.sardegnadigitallibrary.it/mmt/fullsize/2009022319494200003.pdf

Page 70: Il consolidamento dei solai e delle strutture a volta

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI LINEE GUIDA e NORMATIVA DI RIFERIMENTO SULLA VULNERABILITÀ SISMICA DEI BENI CULTURALI

“Linee guida per riparazione e rafforzamento di elementi strutturali, tamponature e partizioni”, Consorzio Reluis, disponibile online: www.reluis.it/doc/pdf/Linee_guida1.pdf “Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri del 9 febbraio 2011: Valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale”, disponibile online: http://www.protezionecivile.gov.it/resources/cms/documents/Direttiva_9_02_11_valutazione_riduzione_rischio_simico_beni_culturali.pdf “Linee guida per la valutazione e la riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle Norme tecniche per le costruzioni di cui al decreto del Ministero delle Infrastrutture e dei trasporti del 14 gennaio 2008”, disponibile online: http://www.protezionecivile.gov.it/resources/cms/documents/LineeGuida_BBCC_2010_11_26_1.pdf SITI UTILI http://www.reluis.it/ http://www.mastrodicasa.com/ http://www.comunenoviligure.gov.it/servizi/menu/dinamica.aspx?idarea=2059&idcat=2040&id=13409&tipoelemento=categoria (sono indicati link a pubblicazioni sugli edifici in terra cruda) http://www.terracruda.org/articolo/link-utili (link inerenti all’utilizzo della terra cruda in architettura)