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142L’EDITORIALE

3 Disordine senza l’Ordine?di Cesare Feiffer

IL RESTAURO TIMIDO 9 Narrate Architetti la vostra storia

di Marco Ermentini

14 IF CRASC17 - Di cosa si parlerà? 14-16 settembre 2017_Politecnico di Milano

15 Grandi patrimoni edilizi pubbliciStrumenti di supporto alla programmazione degli interventi di retrofit energetico. Il caso dell’Università di Ferraradi Vittorino Belpoliti, Giacomo Bizzarri, Marta Calzolari, Elena Cattani, Pietromaria Davoli, Andrea Rinaldi

32 Beni culturali ecclesiastici e impianti PARTE PRIMAL’approccio metodologico alla chiesa di San Giovanni Battista a Treviso di Diego De Nardi

46 Circolo Filologico MilaneseProgetto preliminare di adeguamento normativo e riqualificazione della sede storicadi Linda Vera Krebs, Antonio Baggi

LA PAROLA ALLA FOTOGRAFIA 58 I segni del tempo

di Chiara Parolo

DALLE PAGINE DI CARTA_rec100 60 Un progetto in progress

Palazzo Bagatti-Valsecchi a Milanodi Lorenzo Jurina, Silvia Petrucci, Alessandro Rastelli

72 Rinforzo strutturale e conservazioneEsempio applicativo su edifici storici in tufodi Enrico Zanello

luglioagosto2017


Esempio applicativo su edifici storici in tufo

RINFORZO STRUTTURALE E CONSERVAZIONE

Il tema della vulnerabilità sismica di edifici storici vincolati in Italia è di grande attualità, dopo la sequenza di eventi sismici che ha portato distruzione e danneggiamenti irreparabili al patrimonio storico-architettonico negli ultimi anni. L’apparente, ma talvolta sostanziale, contrapposizione fra i temi della conservazione del manufatto e quelli della sicurezza (non solo per le persone ma anche per la sopravvivenza del bene stesso) ha portato negli anni a posizioni talvolta oltranziste e ad un immobilismo di fondo che di certo non hanno portato vantaggio ad una situazione già critica. In ogni caso, la ricerca di nuove soluzioni, compatibili con i principi della conservazione ma tali da garantire comunque un livello di tutela accettabile, continua e si fa via via più mirata e articolata con proposte diversificate, talvolta sostenute scientificamente, altre particolarmente temerarie.

La maggior parte delle costruzioni esistenti nei centri storici delle città italiane ed europee è costituita da muratura ordinaria di mattoni o di pietra. In relazione alla dimensione e alla forma degli elementi, alla loro provenienza, al tipo di blocco e alla qualità della malta, si possono trovare svariate tessiture per le murature. Frequentemente questi edifici presentano muratura a paramento multiplo, provviste o meno di un’effettiva connessione tra gli stessi.In presenza di azioni sismiche

Enrico ZanelloIngegnere, libero professionista, collabora con l’Ufficio Tecnico Fibre [email protected]

abstract


L’articolo mette a confronto due sistemi di rinforzo applicati ad un edificio realizzato in muratura di tufo: un tradizionale intonaco armato realizzato con rete elettrosaldata e betoncino da un lato e un intonaco armato di ridotto spessore che utilizza materiali compositi e malta esente da cemento.Alcune prove di reversibilità condotte su murature in tufo di un edificio nel centro di Napoli hanno messo in evidenza i pregi dell’utilizzo di materiali compositi nel contesto di un cantiere di restauro, laddove i principi giuda rispondono a caratteristiche di compatibilità, reversibilità, durabilità e scarsa invasività.

Structural reinforcement and conservation. Application example on tufa historical buildingsThe article compares two reinforcement systems applied to a building made of tufa masonry: a traditional reinforced plaster made of electrowelded mesh and concrete on one side and a low-thickness reinforced plaster using composite materials and cement-free mortar. Some reversibility tests carried out on a building’s tufa in the center of Naples have highlighted the advantages of using composite materials in the context of a restoration site, where the principles of justice reflect the characteristics of compatibility, reversibility, durability and poor invasiveness.

PAROLE CHIAVEMuratura, intonaco armato, reti in GFRP, Rinforzo strutturale, miglioramento sismico

KEYWORDSMasonry, reinforced plaster, GFRP mesh, structural reinforcement, seismic improvement

Per valutare in modo sistematico l’efficacia strutturale della tecnica di rinforzo descritta, Fibre Net, in collaborazione con l’Università di Trieste [3], ha realizzato una campagna sperimentale volta a verificare il comportamento delle murature attraverso prove di compressione diagonale. La prova descritta a Napoli (pagina 77) è stata condotta dal prof. Antonio Borri dell’Università di Perugia e dal prof. Michele Candele dell’Università di Reggio Calabria in collaborazione con la Soprintendenza di Napoli nel 2013.


le pareti verticali sono soggette ad elevate azioni orizzontali nel piano (taglio) e fuori piano (pressoflessione). La resistenza a taglio delle pareti in muratura di edifici esistenti è limitata, cosicché la capacità resistente ad un terremoto è intrinsecamente collegata al collasso per taglio dei maschi murari e delle fasce di piano.Inoltre, l’azione orizzontale può causare collassi parziali dovuti all’attivazione di vari meccanismi fuori piano riguardanti il movimento rigido di elementi in muratura. Attualmente, come si può leggere nel capitolo 8 del D.M. del 14/1/2008, le tecniche di rinforzo al riguardo sono molteplici come ad esempio l’inserimento di tiranti in acciaio o in materiale composito risultano essere delle tecniche di rinforzo efficaci.A fronte delle considerazioni di cui sopra, si mettono di seguito a confronto due sistemi di rinforzo applicati ad un edificio realizzato in muratura di tufo (figura 1).

Il primo sistema prevede il rinforzo mediante l’intonaco armato classico, ossia con rete elettrosaldata e betoncino; il secondo, invece, sfrutta la tecnica dell’intonaco armato sottile composto da rete in GFRP preformate (Glass Fiber Reinforced Polymer) e malta esente da cemento.Si valuta infatti la sostituzione del “pacchetto” tradizionale rete metallica+malta cementizia (rigida e chimicamente dannosa per le murature storiche) con un sistema composto da reti preformate in GFRP abbinate a malte duttili completamente esenti da cemento, prodotte con calce idraulica naturale NHL.In questo modo, il problema della corrosione delle armature viene completamente eliminato ed è possibile ridurre lo spessore dello strato d’intonaco, contenendo quindi le masse e i pesi agenti sulla struttura. Attraverso l’uso di questi materiali e di opportuni accorgimenti per l’ancoraggio (ad esempio: fori non passanti ed effettuati nei giunti di malta) il sistema risulta non invasivo, compatibile con i materiali originari e reversibile.

1. Esempi di edifici realizzati in muratura di tufo.


Tecnica dell’intonaco armato con rete elettrosaldata e betoncino

La tecnica dell’intonaco armato con rete elettrosaldata e betoncino consiste nella realizzazione di due lastre in calcestruzzo armate con armature metalliche, disposte sulle superfici delle pareti e collegate fra loro con barre passanti attraverso la muratura (figura 2).La realizzazione di queste lastre dello spessore variabile da 5 a 7 cm comporta un incremento delle masse e delle rigidezze del fabbricato che in fase di progetto devono essere accuratamente valutate.

Questa tipologia di rinforzo strutturale è stata in passato ampliamente utilizzata ma attualmente, osservando i fabbricati rinforzati con tale tecnica, si notano molte problematiche.L’utilizzo di intonaci cementizi armati con reti metalliche elettrosaldate costituisce una rilevante fonte di danni per le costruzioni storiche in quanto apporta notevoli incrementi di rigidezza determinati dagli elevati moduli elastici del betoncino utilizzato, quadri fessurativi con distacchi ed espulsioni derivanti dall’aumento di volume delle armature generato dalla corrosione, dell’incompatibilità chimico-fisica tra i supporti murari e il cemento Portland (figura 3).Come conseguenza di ciò, all’interno della “Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri per la valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale”, emanata il 12 ottobre del 2007 e ss.mm.ii. , l’intervento di consolidamento murario con intonaco armato con reti elettrosaldate viene definito “invasivo e non coerente con i principi della conservazione”. Oltre a ciò, il sistema di rinforzo risulta non essere reversibile.

2. Tecnica dell’intonaco armato con rete elettrosaldata e betoncino.

3. Problemi di durabilità e reversibilità dell’intervento di rinforzo delle murature con la tecnica dell’intonaco armato.


Intonaco armato con materiali compositi (rete in GFRP)

La tecnica dell’intonaco armato che utilizza reti, connettori ed accessori in GFRP abbinati a malte preferibilmente a base calce, e applicata su entrambe le facce della muratura, permette di realizzare intonaci armati con spessori ridotti (circa 3 cm), incrementandone la resistenza a taglio nel piano e la resistenza a flessione senza modificare eccessivamente le rigidezze del pannello murario.La connessione dei due intonaci rinforzati è ottenuta inserendo degli elementi a “L” in GFRP all’interno di fori passanti e disposti secondo uno schema a quinconce; per garantire la massima efficienza del sistema la lunghezza di sovrapposizione dei connettori a “L” non deve essere inferiore a 10 cm. In presenza di murature di elevato spessore è possibile utilizzare delle connessioni di tipo non passante; in questi casi le prestazioni del sistema di rinforzo proposto, sono comunque garantite a patto che il connettore abbia una lunghezza pari almeno a 2/3 lo spessore della muratura da rinforzare (figura 4).

4. Tecnica di rinforzo dell’intonaco armato sottile.


Prove su un edificio storico a Napoli

Le prove eseguite in un edificio storico in muratura di tufo situato nel centro di Napoli, nei pressi del Monastero di Santa Chiara, hanno dimostrato la scarsa invasività dell’intervento eseguito con la tecnica dell’intonaco armato sottile, pregio che si somma agli aspetti di reversibilità, compatibilità tra materiali e durabilità*. In particolare, sono stati individuati tre pannelli murari sui quali è stato applicato un intonaco di malta a base calce di circa 30 mm di spessore, armato con rete in GFRP con maglie di dimensioni 66x66 mm (figura 5).I tre campioni differivano fra loro per le caratteristiche delle malte ad uso strutturale utilizzate:• malta NHL resistenza a compressione di 8 MPa;• malta NHL resistenza a compressione di 13 MPa;• malta HL calce aerea e pozzolana reattiva (zeolite) polimero

modificata con resistenza a compressione di 15 MPa.

* La prova è stata condotta dal prof. Antonio Borri dell’Università di Perugia e dal prof. Michele Candele dell’Università di Reggio Calabria in collaborazione con la Soprintendenza di Napoli.

5. Preparazione dei paramenti murari ed esecuzione delle prova di reversibilità.


Ad avvenuta maturazione dell’intonaco, si è proceduto ad effettuarne la rimozione con l’ausilio di un demolitore meccanico. Rispetto alla rimozione di un tradizionale betoncino armato, l’operazione è risultata veloce ed efficace per tutti e tre i pannelli preparati.La minor rigidezza e la minor resistenza della malta hanno infatti consentito una la rimozione dell’intervento di rinforzo precedentemete eseguito senza danneggiare in modo significativo la muratura sottostante.

Inserimento

Eliminazione


Caratterizzazione del sistema di rinforzo

Per valutare in modo sistematico l’efficacia strutturale della tecnica di rinforzo descritta, è stata realizzata una campagna sperimentale volta a verificare il comportamento delle murature attraverso prove di compressione diagonale è stata realizzata in collaborazione con l’Università di Trieste.La tecnica di rinforzo descritta prevede l’utilizzo di diversi elementi e materiali la cui scelta scaturisce da un lavoro di ricerca mirato a determinare il miglior comportamento sia in termini di efficacia che di semplicità operativa.La campagna sperimentale ha riguardato oltre 200 campioni di muratura di forma quadrata (dimensioni 1160x1160 mm), considerando l’influenza di diversi parametri: tipo di muratura, tipi di malte e maglia delle reti in GFRP. Per confronto sono stati testati anche alcuni pannelli rinforzati con rete elettrosaldata in acciaio.Le prove sono state condotte su murature in mattoni pieni, in pietra, a sacco, in ciottoli, in pietra leccese e in pietra lavica (figura 6); test specifici, sulle murature di tufo non sono stati anc4ora realizzati ma il sistema può essere considerato valido anche per tali murature in quanto quelle di tufo hanno delle caratteristiche meccaniche intermedie tra le murature in ciottolo e quelle in pietrame.

Per l’esecuzione delle prove di compressione diagonale è stato progettato un apposito apparato di prova, in modo tale da applicare il carico senza dover movimentare il campione.Il dispositivo di applicazione del carico è costituito da due elementi metallici appositamente conformati per essere posti alle estremità del pannello e collegati attraverso quattro barre in acciaio. Durante la prova il carico è stato applicato mediante un martinetto idraulico (azionato mediante una pompa manuale) alloggiato sull’angolo superiore del campione.

6a, b. Immagini di alcuni campioni testati presso l’azienda della Fibre Net S.r.l.


Gli spostamenti relativi subiti dai campioni durante l’esecuzione delle prove sono stati misurati applicando due coppie di trasduttori potenziometrici sulle facce posteriori e anteriori dei pannelli.Per evidenziare l’efficacia del sistema di rinforzo con la tecnica dell’intonaco armato, gli studi condotti hanno riguardato anche un’analisi sismica su un fabbricato in muratura di tufo considerando entrambe le tecniche di rinforzo precedentemente descritte. L’edificio possiede una pianta di 9,50x10,00m, con 3 piani fuori terra, l’altezza d’interpiano di 3,00m, per un totale di 9,00m di altezza.La muratura ha uno spessore di 50 cm costante per tutta l’altezza del fabbricato (figura 7); i solai di piano sono realizzati in legno e calcestruzzo, mentre la copertura è composta da travi di legno.Utilizzando per il rinforzo l’intonaco armato classico, ossia applicando un betoncino di 5/6 cm, si è osservato che il peso delle murature aumenta del 30%, passando da un iniziale 16 kN/m3 ad un successivo 21 kN/m3, questo comporterà, pertanto, un incremento delle forze sismiche. Differentemente, utilizzando l’intonaco armato che utilizza materiali compositi (fibra di vetro), il peso rimarrà indicativamente di 16 kN/m3.Le prove condotte hanno dimostrato che il sistema di rinforzo proposto garantisce incrementi di resistenza a taglio superiori a quelli che si hanno applicando la tecnica classica del betoncino armato.

7. Modello geometrico del fabbricato e vista dall’alto

6c, d. Immagini di alcuni campioni testati presso l’azienda della Fibre Net S.r.l.


Conclusioni

A fronte della necessità di interventi di consolidamento, che l’edilizia tradizionale realizza con reti metalliche e malta in cemento, i materiali innovativi - quali quelli compositi FRP - risultano vincenti in quanto in grado di assolvere a tali richieste.Una rete metallica posata con malta di cemento non risponde al requisito di compatibilità quando utilizzata su murature storiche - tradizionalmente in pietra e laterizio - a causa delle caratteristiche di rigidità intrinseche alla composizione della malta. Tale consolidamento risulta difficilmente reversibile; un intervento di rimozione di un materiale ad alte prestazioni come quelli cementizi, caratterizzati da elevati gradi di aggrappo, presenta necessariamente carattere di invasività con probabili danni all’esistente. Un materiale composito FRP, in linea generale, unisce alla sua capacità di accrescere le prestazioni degli elementi strutturali nei confronti di sollecitazioni di natura statica e/o sismica, la caratteristica di leggerezza, compatibilità, reversibilità (mantiene inalterata la superficie di contatto/adesione) e scarsa invasività.

Bibliografia

[1] D.M. 14.01.2008 “Norme Tecniche per le Costruzioni”.[2] Circolare n. 617 del C.S.LL.PP. del 02.02.2009.[3] N.Gattesco, A. Dudine, Rapporto tecnico n.1. “Studio dell’efficacia del sistema di rinforzo delle murature con l’impiego della rete in materiale composito fibrorinforzato GFRP prodotta dalla ditta Fibre Net di Udine”, Dicembre 2010.[4] A. Borri, G. Castori, M. Corradi, R. Sisti, “Tecniche innovative di rinforzo di murature storiche: sperimentazioni in situ con un intonaco armato di nuova generazione”. Dipartimento di Ingegneria – Università degli Studi di Perugia.

www.fibrenet.it [email protected]

contributo proposto da

ISSN 2283-7558142_luglioagosto2017

Direttore ResponsabileChiara [email protected]

Direttore EditorialeCesare [email protected]

VicedirettoreAlessandro [email protected]

Comitato ScientificoGiovanna Battista, Nicola Berlucchi, Paola Boarin, Marta Calzolari, Giulia Ceriani Sebregondi, Pietromaria Davoli, Marco Ermentini, Carlo Farroni, Marcella Gabbiani, Paolo Gasparoli, Lorenzo Jurina, Chiara Parolo, Marco Pretelli, Anna Raimondi, Franco Tomaselli, Michele Trimarchi, Angelo Verderosa

[email protected]

GraficaJungleMedia

RIVISTA PERIODICA VENDUTA IN ABBONAMENTO6 numeri/anno – uscita [email protected]

Tutti i diritti di riproduzione sono riservatiPubblicazione online a periodicità bimestrale registrata presso il Tribunale di Verbania n.3 del 2.03.2017 - n. cron. 594/2017

in COPERTINAParticolare del grande lucernario che illumina la Sala Liberty del Circolo Filologico Milanese (ph. Linda Vera Krebs)

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