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Consolidamento
3 INTONACO ARMATO L intervento consiste nel realizzare in aderenza alla superficie muraria delle lastre di materiale a base cementizia armate con una rete metallica e rese solidali alla muratura (attraverso tiranti passanti in acciaio o cordoli ammorsati). Il materiale è funzione dello spessore della lastra e se l applicazione avviene su una sola faccia della parete o su entrambe. Appropriata per le murature in stato di degrado particolarmente avanzato (in presenza di quadri fessurativi complessi ed estesi) e nei casi in cui sia necessario un notevole incremento di resistenza. Incremento di resistenza e duttilità senza modificare l equilibrio delle pareti. Facilità e basso costo di esecuzione. L intervento presenta anche notevoli svantaggi: modifica della rigidezza e quindi della risposta sismica; aumento di massa; alterazione dell aspetto esteriore della muratura. EFFICACIA L efficacia dell intervento è strettamente legata alla capacità dei connettori trasversali di trasmettere/ripartire le azioni. Sconsigliata l applicazione ad una sola faccia della parete. L ordinanza valuta l efficacia di questa tipologia di intervento con un fattore variabile tra 1.5 e 2.5 sia per le caratteristiche di resistenza che per i moduli elastici. FASI DI ESECUZIONE 1. Preparazione della parete attraverso pulizia e messa a vivo del paramento murario; 2. Perforazione della muratura per la messa in opera delle armature di collegamento (o scasso nel caso in cui il collegamento sia realizzato con cordoli ammorsati); 3. Posizionamento della rete metallica 4. Getto della lastra (secondo lo spessore definito) Esempio di applicazione di intonaco armato
4 INIEZIONI ARMATE L intervento consiste nel disporre armature all interno della muratura, inserendoli in fori successivamente cementati con miscele per iniezioni. Appropriata nel caso di elementi non connessi, quali zone di angolo, ammorsamento murature ortogonali, ricongiungimento parti lesionate. Incremento di resistenza e duttilità della muratura: in particolare aumento della resistenza a compressione in virtù della cementazione e di quella a trazione grazie alla presenza di armature metalliche. Rispetto al consolidamento con iniezioni si è osservato un maggiore incremento di duttilità e capacità dissipativa ed un minore incremento della resistenza e della rigidezza. EFFICACIA L ordinanza non valuta l efficacia di questa tipologia di intervento che, in accordo a quanto riportato in precedenza, può essere assimilata all intervento con iniezioni. FASI DI ESECUZIONE 1. Perforazione della muratura per la messa in opera delle armature (generalmente i fori sono inclinati); 2. Pulitura dei fori al fine di garantire una perfetta aderenza tra muratura e miscela legante; 3. Posizionamento della armature (talvolta è necessario realizzare degli ancoraggi per evitare l eventuale sfilamento); 4. Esecuzione delle iniezioni. Schemi di iniezioni armate: in alto, tipologie di intersezioni murarie; in basso a sinistra, schemi di ripristino di lesioni; in basso a destra, schemi di rinforzo dell intero elemento
5 TIRANTATURE METALLICHE L intervento consiste nell inserimento di elementi metallici ancorati alle murature al fine di garantire un comportamento monolitico del complesso edilizio. Qualora possibile è opportuno pretendere i tiranti così da recuperare eventuali spostamenti dovuti a dissesti in atto. I tiranti possono essere disposti all interno o all esterno delle murature. Se applicato all intero organismo è analogo alla cerchiatura. Appropriata nel caso di collegamenti inadeguati delle murature ortogonali e di vincoli non efficaci tra pareti e solai, per assorbire spinte non contrastate e prevenire collassi fuori dal piano. Miglioramento dello schema strutturale attraverso un funzionamento monolitico del complesso edilizio. Riduzione delle spinte orizzontali trasmesse alle murature verticali da strutture spingenti. Maggiore duttilità. Utile anche nel caso di opere di consolidamento provvisionali. EFFICACIA In relazione allo stato di presollecitazione ed alla piastra di appoggio. Determinante è la capacità dell elemento di contrasto a trasferire l azione del tirante alla muratura senza generare stati tensionali insostenibili. Non sono consigliate lunghezze maggiori di 20m cui corrispondono maggiori deformazioni e quindi una ridotta efficacia dell azione di contenimento. FASI DI ESECUZIONE 1. Preparazione delle pareti; 2. Foratura delle pareti e/o dei solai; 3. Scasso nelle murature per inserimento delle piastre di ancoraggio; 4. Eventuale miglioramento delle caratteristiche meccaniche delle zone di ancoraggio; 5. Inserimento dei tiranti; 6. Messa in tensione dei tiranti; 7. Chiusura della zona di ancoraggio. Schemi di sistemi di ancoraggio: a destra con chiavi in acciaio; a sinistra con tiranti complanari con piastra irrigidita
6 CERCHIATURE (CON MATERIALI METALLICI O COMPOSITI) L intervento consiste nel migliorare le caratteristiche meccaniche di alcuni elementi attraverso l azione di confinamento esercitata che limita la dilatazione trasversale inducendo un benefico stato di compressione triassiale. Diverse materiali sono ad oggi disponibili: dagli elementi metallici ai più moderni materiali compositi. Nel caso di elementi rettangolari si è soliti adottare anche tirantini antiespulsivi al fine di garantire l aderenza. L intervento di cerchiatura è anche applicabile ad intere strutture (generalmente con pianta compatta e dimensioni contenute, come campanili, torri, ) in quanto la capacità di contenimento della cerchiatura Rinforzo locale di colonne e pilastri. Rinforzo globale di intere strutture. Incremento di resistenza. Reversibilità dell intervento. Facilità di applicazione. EFFICACIA Intervento particolarmente efficace nel contrastare la rottura per schiacciamento di elementi sottoposti a compressione e nel migliorare il comportamento globale (nel caso di intervento su intere strutture); determinante è la corretta posa in opera e la progettazione dello stato di coazione da applicare. FASI DI ESECUZIONE Le fasi di esecuzione sono diverse a seconda del materiale adottato. In linea molto generale si possono identificare le lavorazioni più importanti: 1. Preparazione degli elementi da rinforzare, attraverso stuccatura accurata di eventuali lesioni; 2. Eventuale consolidamento tramite iniezioni; 3. Applicazione degli elementi di rinforzo in modo tale da sviluppare un azione di confinamento (ad esempio gli elementi metallici vengono applicati a caldo in modo che, per effetto del raffreddamento a montaggio avvenuto, le fasce tendono a contrarsi imponendo uno stato di coazione). Esempi di cerchiatura: colonna con elementi metallici (a sinistra) e pilastro a sezione rettangolare a mezzo di calastrelli e angolari verticali (a destra)
7 CAM CUCITURA ATTIVA DELLA MURATURA Questo intervento è un applicazione dell intervento precedente (cerchiatura di pilastri e colonne) alle pareti murarie. La cucitura armata della muratura (CAM) (Dolce et al. 2002) consiste, infatti, in un impacchettamento della muratura con nastri in acciaio inox disposti nelle direzioni orizzontale e verticale, passanti attraverso lo spessore murario, e richiusi su se stessi attraverso reggette previa applicazione di una pretensione. Questo intervento è considerato dall Allegato 11.E dell OPCM 3431 (sistemi di tirantature diffuse nelle tre direzioni ortogonali). Prevenzione della disgregazione della tessitura muraria. Può essere applicato in caso di necessità di rinforzi diffusi. Adatto ad interventi di messa in sicurezza temporanea per la sua celerità di applicazione Incremento di resistenza e duttilità, in modo analogo all intervento con intonaco armato. Differentemente da quest ultimo, però, non ne presenta le controindicazioni: comporta, infatti, una variazione di massa trascurabile, presenta interazioni minime con gli impianti e permette una regolare evaporazione dell acqua di risalita capillare. Incremento di capacità nei confronti del collasso per schiacciamento grazie all azione benefica delle forze di coazione. Per adeguamenti definitivi deve essere integrato con altri interventi. EFFICACIA L ordinanza non valuta l efficacia di questa tipologia di intervento che, in accordo a quanto riportato in precedenza, può essere assimilata all intervento con intonaco armato. FASI DI ESECUZIONE 1. Preparazione degli elementi da rinforzare, attraverso rimozione dell intonaco e stuccatura di eventuali lesioni; 2. Tracciamento del percorso dei nastri e esecuzione dei fori; 3. Allettamento dei fori e delle zone di angolo; 4. Posizionamento dei nastri pretesi e chiusura/sigillatura. Elementi di base del sistema di rinforzo mediante Cucitura Attiva della Muratura Esempio di applicazione del sistema CAM
8 INSERIMENTO DI ELEMENTI DI RIQUADRATURA Questo intervento è sostanzialmente simile al precedente (Modifica dell organismo strutturale attraverso la chiusura di porte e finestre) con il vantaggio di evitare la chiusura dei vani. L inserimento di telai in c.a. o in acciaio per realizzare la riquadratura delle aperture è considerato dall Allegato 11.E (interventi volti a rinforzare le pareti intorno alle aperture). I telai lavorano in parallelo con i maschi murari, e forniscono un incremento di resistenza e di duttilità alle pareti. E necessario che i telai possiedano adeguata rigidezza, ai fini della loro entrata in carico, e siano realizzati a perfetto contatto con la muratura esistente. Necessità di rinforzi diffusi. Insufficiente resistenza strutturale. Limitato incremento di resistenza. Permette di sopperire alla mancanza di architravi strutturalmente efficienti. Riduzione delle dimensioni dei vani, a meno di non operare scassi nella muratura esistente. EFFICACIA L incremento di resistenza è limitato al rapporto tra le aperture sulla fascia piena. Determinante per l efficacia è il collegamento con le strutture esistenti. FASI DI ESECUZIONE Le fasi di esecuzione in questo caso si limitano semplicemente alle seguenti lavorazioni: 1. Preparazione delle pareti nell intorno interessato ai vani; 2. Eventuale scasso nella muratura esistente; 3. Inserimento dei telai metallici; 4. Connessione dei telai con la muratura esistente. Riquadratura delle aperture con inserimento di elementi metallici
9 INSERIMENTO DI CORDOLI Questo intervento consiste nella realizzazione di un elemento strutturale con funzione di cordolo. Può essere inserito sia a livello di piano sia in sommità. I cordoli possono essere realizzati: in muratura armata con acciaio, in muratura armata con FRP, in acciaio, in cemento armato Mancanza di collegamenti efficaci tra le pareti e/o tra le pareti e gli orizzontamenti di piano/coperture. Favorisce il comportamento scatolare realizzando un collegamento continuo tra gli elementi strutturali (pareti, pareti-solai, pareti-coperture). Se applicato in sommità limita la vulnerabilità delle pareti per le azioni fuori dal piano. Nella pratica quando sono strati adottati cordoli in c.a. in sommità insieme a coperture in latero-cemento si sono verificati collassi fuori dal piano delle parti sommatali delle pareti murarie. Tale comportamento è dovuto al forte incremento di rigidezza che da una parte richiama una maggiore forza sismica ed all aumento di differenza di rigidezza tra copertura e parete. EFFICACIA Il miglioramento del comportamento scatolare è difficilmente quantificabile a livello numerico. L intervento se ben eseguito permette di prevenire la formazione di meccanismi locali. Se eseguito in sommità si riduce la lunghezza di inflessione libera della parte sommatale delle pareti murarie. FASI DI ESECUZIONE 1. Puntellatura del solaio o della copertura; 2. Nel caso di inserimento a livello di solaio, scasso nella muratura esistente; 3. Esecuzione del cordolo e collegamento con le strutture esistenti. Esempio di cordolo in muratura armata
10 CONSOLIDAMENTO DI VOLTE IN MURATURA La vulnerabilità sismica delle volte è principalmente dovuta all elevata massa ed alla mancanza di resistenza a trazione della muratura. Il loro consolidamento può avvenire attraverso diverse tipologie di intervento: riduzione delle masse gravanti sulla volta; contrasto delle spinte eventualmente libere (inserimento di catene) miglioramento delle caratteristiche della muratura e risanamento delle lesioni, eventualmente con apporto di materiale reagente a trazione (barre di armatura, fibre di carbonio, ). Le diverse tipologie di intervento possono essere combinate a secondo della situazione di degrado dell elemento. Nella figura seguente si riporta un esempio di consolidamento basato sulla riduzione delle masse (attraverso riempimento con materiale alleggerito) e sul rinforzo della muratura (attraverso iniezioni di miscele leganti). Schema di consolidamento di volte in muratura a botte con elementi metallici Schema di consolidamento di volte in muratura a botte con iniezioni
11 CONSOLIDAMENTO DEL COLLEGAMENTO DI SOLAI/COPERTURE CON LE PARETI Una della cause di maggiore vulnerabilità individuata nei passati terremoti è la mancanza di collegamenti efficaci tra gli orizzontamenti di piano (e/o coperture) e le pareti murarie. Gli interventi di consolidamento devono quindi garantire l instaurarsi di un sistema chiuso. Anche in questo caso come per le volte esistono diverse tipologie di intervento: Costruzione di un cordolo; Inserimento di tirantature metalliche; Iniezioni armate per collegamenti puntuali. Le diverse tipologie di intervento possono essere combinate a secondo della situazione in esame. Nelle figure seguenti si riportano alcuni esempi per il collegamento tra coperture con capriata lignea e pareti e per il collegamento tra solai e pareti. Consolidamento di un solaio esistente: rinforzo del solaio attraverso una caldana con rete metallica e miglioramento del collegamento con le pareti perimetrali attraverso iniezioni armate Due esempi di collegamento tra coperture con capriata lignea e pareti
12 INSERIMENTO DI STRUTTURE AUSILIARI L intervento consiste nel modificare il comportamento strutturale riducendo le azioni indotte sulle strutture esistenti grazie all inserimento di nuovi elementi. Esempi sono: A. la chiusura di porte e finestre (incremento di resistenza limitato al rapporto tra le aperture e le zone piene); B. la trasformazione di elementi non-strutturali in elementi strutturali (nuove pareti); C. la realizzazione di elementi in c.a. o in acciaio internamente o esternamente alle murature; D. l inserimento di controventi dissipativi. L inserimento di strutture ausiliare è una soluzione da considerare nei casi in cui la struttura risulta inadeguata a resistere alle azioni sismiche, anche se sanate tutte le vulnerabilità locali e messi in atto tutti gli accorgimenti necessari a garantire un corretto comportamento d insieme. In questi casi, l altra possibilità percorribile è l applicazione diffusa di alcune tecniche già descritte nelle schede precedenti, quali, ad esempio, le iniezioni o l intonaco armato. I vantaggi principali sono la perfetta conoscenza dei nuovi elementi che si inseriscono e i buoni risultati che si possono raggiungere in termini di incremento di resistenza. D altra parte l incertezza relativa all interazione delle strutture nuove con le strutture esistenti è uno dei principali limiti. Applicazione di controventi dissipativi Applicazione di cordoli e pilastrini in c.a. nello spessore delle murature
13 RINFORZO E/O CERCHIATURE DI ELEMENTI STRUTTURALI ESISTENTI Il rinforzo di elementi strutturali esistenti può essere necessario sia nel caso di deficienze locali che nel caso di deficienze globali. Nel primo caso l area di intervento è limitata ad una porzione circoscritta dell edificio; nel secondo, l intervento è esteso alla maggior parte degli elementi presenti. Le principali soluzioni adottate per raggiungere l incremento di resistenza e duttilità necessarie di singoli elementi strutturali si possono differenziare a seconda del materiale utilizzato, così come anche proposta dall Ordinanza: incamiciatura in c.a (ringrosso); incamiciatura con elementi in acciaio; incamiciatura con materiali innovativi. Il semplice ringrosso è una tecnica comunemente adottata nel passato che garantiva di ottenere un incremento della capacità degli elementi strutturali a fronte di una maggiore rigidezza dell intero edificio. L applicazione comporta essenzialmente un incremento in termini di resistenza e rigidezza. Può essere applicata sia per sanare danneggiamenti locali che come tecnica di rinforzo, così come riportato in Figura A e Figura B, rispettivamente. L utilizzo di elementi in acciaio o di materiali innovativi permette invece di raggiungere il necessario incremento in termini di capacità locale senza però incrementare la rigidezza. L applicazione comporta un incremento in termini di resistenza e duttilità. Esempi per applicazioni in acciaio e in materiali innovativi sono rispettivamente riportati in Figura C ed in Figura D. Altre differenze, importanti nella scelta della soluzione da preferire, sono rappresentate dalle modalità realizzative (più invasive quelle relative al ringrosso in c.a., meno quelle con materiali fibrorinforzati) e dal costo (economica la soluzione in c.a., più onerosa quella con materiali firborinforzati). Figura A. Esempio di applicazione della soluzione di ringrosso ad un estremità.
