SOLUZIONI D’INTERVENTO
PALAZZO DUCALE DI LUCCA i controsoffitti mostravano una forte inflessione nel tratto centrale che in alcune zone determinava il distacco dell’intonaco dipinto e degli stucchi, tali problemi sono stati imputati ad un sottodimensionamento delle strutture principali. L’intervento doveva tener conto dei seguenti fattori: – la presenza della copertura a struttura indipendente da quella del controsoffitto ma quasi a contatto con il controsoffitto stesso; – la necessità di intervenire senza smontare la copertura; – la necessità di intervenire solo dall’alto. É stato progettato un sistema di sostegno formato da capriate e travi di legno in grado di sostenere completamente il peso del controsoffitto. Viste le difficoltà causate dalla difficile accessibilità, le strutture sono state progettate in modo da poter essere portate a mano e montate in opera senza l’ausilio di mezzi di sollevamento, pertanto tutti gli elementi sono stati progettati di peso inferiore ai 50kg e di lunghezza limitata. Per l’ancoraggio dei controsoffitti è stato studiato un sistema in grado di collegare le centine esistenti alle nuove strutture, mettere in carico l’intervento e controllare il carico negli ancoraggi. Tale sistema fa uso di molle elicoidali a rigidezza nota che permettono la regolazione del carico in ogni punto di sospensione.
Vista dal basso di uno dei tre controsoffitti
Vista del sottotetto con le nuove capriate
Molle elicoidali per sospendere il controsoffitto
Capriata con appoggio gravemente cariato in cui è stata sostituita la testata con un nuovo elemento di castagno giuntato con elementi a zeta metallici.
Consolidamento della volta, mediante rinforzo con fibre di carbonio, apposizione di catene metalliche e messa in opera di muretti di rinfianco.
Ricostruzione di testata di catena con giunto a Dardo di Giove e spinotti.
Ricostruzione di testata di catena e puntone con protesi di legno e barre incollate
Per capriate che presentano il giunto fra catena e puntone inefficiente, si possono mettere in opera coppie di tiranti metallici in grado di ripristinare il corretto trasferimento degli sforzi.
MATERIALI E PRODOTTI
MATERIALI E PRODOTTI
Irrigidimento trave con lamina in fibra di carbonio
Irrigidimento trave con barre d’acciaio
Irrigidimento trave con barre in VR
COMPLESSO RURALE EX MASCIARI (BERGAMO) - CAPRIATA Il recupero dell’edificio rurale di casa ex Masciadri a “contenitore” di servizi di carattere pubblico ha portato a dover considerare un sostanziale incremento dei carichi d’esercizio. La copertura, costituita da una serie numerosa di capriatelle a due puntoni, presentava una catena lignea a circa metà puntone, una quota più alta dell’usuale per consentire il transito nella zona sottostante. Tali puntoni, "a sbalzo" nella loro parte inferiore, erano sottoposti ad una forte azione flessionale, con la conseguente eccessiva deformazione e la forte spinta orizzontale alla parete. Tali fenomeni risultavano “pericolosi” sia per la muratura verticale, in rotazione verso l’esterno, che per le capriate a rischio di collasso sotto l’azione dei carichi meteorici. Inoltre il giunto “a mezzo legno” tra puntone e catena indeboliva l'estremità superiore dello sbalzo, ovvero il punto più sollecitato, con una forte riduzione della sezione resistente. La soluzione studiata ha previsto l’adozione di un tirante metallico “sagomato”, che lambisce inferiormente le porzioni a mensola dei puntoni e la catena alta, inducendo una sollecitazione flessionale di verso opposto a quella provocata dal peso proprio e dai carichi meteorici. Infatti, mettendo in trazione i cavi mediante un tenditore centrale si ottiene un avvicinamento delle estremità della capriatella e contemporaneamente una loro inflessione in senso contrario a quella indotta dai carichi su di esse gravanti La minima riduzione della distanza degli appoggi è consentita dalla seppur limitata cedevolezza della parete sud, che vede così ridursi il suo strapiombo verso l'esterno. Ad incrementare la sicurezza del giunto catena-puntone si è sovrapposta a quest'ultimo una piastra metallica chiodata che è in grado di ridare continuità al puntone, debilitato dal giunto per l'alloggio della catena che ne ha ridotto la sezione.
VILLA DELLA PORTA “BACO DA SETA” (VARESE) - COPERTURA Gli interventi su questo edificio hanno riguardato principalmente la copertura che mostrava una difettosità molto accentuata del legno, sottoposto a rilevanti carichi permanenti dovuti alla presenza di “medoni” in cotto. La prima operazione è stata quella di completare la geometria esistente delle capriate aggiungendo nuove saette, dove mancanti o rimosse, e di procedere alla sostituzione degli elementi maggiormente degradati.
Gli elementi della copertura lignea oggetto degli interventi di consolidamento o restauro (in giallo le capriate, in blu i falsi puntoni, in rosso i puntoni ed in verde le terzere)
Alcuni puntoni della capriata e alcuni falsi puntoni risultavano particolarmente impegnati e sono stati consolidati mediante una sorta di trave reticolare mista il cui corrente superiore compresso è rappresentato da due piatti metallici paralleli, collocati tra i medoni ed i coppi, e il cui corrente inferiore teso è costituto dal puntone stesso, che verrà cosÏ impegnato prevalen-temente a trazione. Si ottiene un elemento strutturale composto legno-acciaio, in cui le sollecitazioni di taglio vengono sopportate da connettori diagonali in acciaio a vista, che sono saldati alle piastre metalliche superiori ed inghisati ai puntoni inferiori con resine epossidiche
I medoni in cotto del tetto vengono lasciati in opera , agendo al di sopra di questi , mediante semplici forature con trapano. L’adozione di due piastre parallele a costituire il corrente superiore consente una grande facilità nella posa dei connettori diagonali, che solo successivamente vengono saldati alle piastre. Nel caso si debbano consolidare travi poste su una linea di displuvio, l’uso di due piastre consente di adattarsi perfettamente alle due falde concorrenti.
A verifica dell’efficacia del sistema adottato, è stata effettuata una prova di carico su un “ puntone tipo”, caricato applicando una zavorra nella parte centrale, di entità tale da superare le sollecitazioni dello stato di esercizio (che si è manifestato per cedimento del corrente ligneo). Le prove sperimentali condotte hanno evidenziato un buon comportamento della trave a “sezione mista” legnoacciaio, che si è comportata in modo lineare, con limitati residui anelatici.
EX CHIESA DI S. CARPOFORO (MI) CAPRIATA Durante i sopralluoghi si sono osservati vari sintomi di degrado che interessavano: – i giunti tra gli elementi strutturali (ed in particolare il giunto puntone–catena, il giunto puntone–monaco ed il giunto centrale a dardo di Giove tra le due metà della catena). – i puntoni apparivano inflessi sotto le azioni trasmesse dalle terzere. – a rinforzo dei giunti puntone-catena, negli anni ‘50 erano stati introdotti elementi di “cuffia” metallica, senza interposizione di elementi sacrificali in legno.Ciò aveva causato fenomeni locali di marcescenza. – alcune capriate risultavano leggermente coricate Lo stato di degrado degli elementi lignei, comunque, non era tale da giustificarne la sostituzione e si è quindi optato per un intervento conservativo. L’intervento si è articolato in più fasi: 1. ripristino dei giunti mediante zeppe in legno e barre filettate passanti e integrazione con tradizionali fettonature in legno di alcune zone delle capriate che presentavano lacune. 2. creazione un nuovo meccanismo resistente, mediante l’uso di un puntone ligneo e di tre funi in acciaio inox, a supporto della catena e dei puntoni 3. posizionamento di un cavo orizzontale (che attraversa tutte le capriate in corrispondenza del monaco, per poi fissarsi alla muratura dei timpani murari di estremità), al fine di stabilizzare le capriate . 4. Rimozione delle recenti cuffie metalliche e sostituzione con perni metallici passanti.
Intervento di consolidamento degli appoggi e delle capriate mediante cavi esterni post tesati, con inserimento di un nuovo puntello ligneo di contrasto della falda
VILLA S. CARLO BORROMEO – Senago (MI) Solai lignei Un intervento ha riguardato il solaio di un vano destinato a ospitare due camere d’albergo, separate da una parete in laterizio che avrebbe costituito un carico eccessivo per il solaio sottostante. Il ridotto spessore a disposizione per la parte strutturale e per gli impianti ha suggerito di adottare un elemento di sostegno “pensile”, costituito da una trave reticolare in acciaio in corrispondenza del previsto divisorio. Il solaio è stato rinforzato localmente mediante una soletta collaborante di piccolo spessore appoggiata ad una doppia L inserita nel suo spessore, la quale a sua volta è sostenuta mediante tiranti dalla trave reticolare posta più in alto. Il carico assegnato alla trave è costituito da tutta la parete divisoria e dal peso dei solai e dei sovraccarichi competenti per area di influenza.
Il consolidamento di parte dei solai lignei è avvenuto mediante la realizzazione di una soletta soprastante collegata al solaio mediante connettori metallici sagomati a “manubrioâ€?, saldati a passo regolare alle travi e annegate nella soletta in calcestruzzo.
Dettagli di progetto e vista dei connettori metallici sagomati a “manubrio. Il rinforzo delle travi spezzate in mezzeria mediante affianco di coppia di profilati ad L.
APPARTAMENTO GALLERIA VITTORIO EMANUELE II (MI) Solai Anche in questo caso l’orditura secondaria è in legno e l’orditura principale in putrelle di ferro. Il sistema di consolidamento adottato per il rinforzo dei solai ha fatto ricorso ad una sezione collaborante mista costituita dagli esistenti profili metallici abbinati ad una cappa in cls armato superiore. Tale nuova sezione in cls è resa solidale ai profilati metallici mediante connettori sagomati in acciaio saldati sull’ala superiore delle travi. Al fine di ridurre i carichi permanenti si è inserito in estradosso uno strato di alleggerimento in polistirene espanso dello spessore di 3 cm. In corrispondenza delle murature portanti perimetrali si è prevista la realizzazione di connettori murari inghisati con resina epossidica così da garantire una migliore continuità fra gli orizzontamenti e le murature ed incrementare l’effetto di irrigidimento complessivo dell’intervento
CASTELLO DI MONTORIO (VERONA) Questi elementi costruttivi servivano originariamente da mensole di sostegno delle merlature difensive della torre e sono oggi in procinto di collassare a causa delle operazioni di demolizione violenta, della pioggia e soprattutto dei fulmini che hanno provocato lesioni diffuse, con crollo dell’elemento in almeno quattro casi. Si è optato per una soluzione esterna che comporta l’uso di un tirante disposto sopra al beccatello, una sorta di “briglia” che, collegata alla muratura, ha doppia funzione: collabora a sopportare gli sforzi dovuti al momento flettente (dovuto al peso proprio). “cerchia” il blocco in pietra opponendosi, almeno parzialmente, alla apertura delle fessure longitudinali esistenti,.
CASTELLO DI TREZZO D’ADDA (MI) Al fine di garantire la sicurezza di un maschio murario isolato presente all’interno del castello, si è optato per un intervento particolarmente semplice, costituito da una doppia serie di “stralli” diagonali incrociati che controventano la parete sui due fronti. La presenza di buche pontaie che attraversano la parete, anche in questo caso, facilita la posa dei cavi ed il loro ancoraggio reversibile alla muratura
FORTE DI FUENTES, COLICO (LC)
Stabilizzazione della parete isolata con cavi esterni post tesati e dettaglio dei connettori in acciaio zincato e brunito posti ogni 200 centimetri
Nuova struttura parallela e collaborante con l’uso di cavi esterni in acciaio, tesati ed ancorati al suolo, in modo da fornire un consistente incremento di azione assiale che si è sommato al peso proprio della parete, consentendole di resistere, senza parzializzarsi, alle sollecitazioni flessionali indotte dal vento agente lateralmente. L’armatura è stata disposta sui due lati, per fare fronte ai venti provenienti sia da Nord che da Sud, ad una certa distanza dalla parete, per incrementarne il momento di inerzia, e fissata in vari punti intermedi alla muratura, per assorbire gli sforzi di taglio.
Nelle patologie più frequenti sugli archi e le volte si evidenziano per lo più lesioni concentrate in pochi punti, assimilabili a vere e proprie “cerniere” strutturali, che, quando superano il numero di tre, generano un meccanismo di collasso. La struttura, che in origine è tre volte iperstatica, si trasforma in un cinematismo ad uno o più gradi di libertà , con conseguente crollo.
ARCO ARMATO Meccanismi di collasso a 4 e 5 cerniere
Armatura posta all’estradosso (A) e (B). In La soluzione è rappresentata dalla posa all’intradosso presenza la di cavi metallici, resistenti a trazione, in dell’armatura struttura si parallelo a una delle superfici dell’arco comporta come un arco a 3 cerniere.
(estradosso o intradosso) così da impedire la formazione di cerniere da quel lato della struttura. Se invece di limitarsi ad un intervento passivo, il cavo viene posto in trazione (tirante attivo) si ottiene una distribuzione di nuovi carichi applicati sull’arco in direzione radiale, che provocano una benefica compressione uniforme sull’arco stesso.
Dettaglio dell’interfaccia tra tirante e muratura. (A) cavo estradossale con connettori in compressione. (B) cavo intradossale con connettori in trazione
Nel caso di archi particolarmente deformati la tecnica attiva consente di applicare carichi distribuiti anche in modo non uniforme sulla struttura in mattoni. E’ sufficiente infatti mantenere il cavo separato dalla muratura e forzare maggiormente la fune, e di conseguenza il sottostante arco, dove sia presente un maggiore imbozzamento In altre parole, al posto di modificare la geometria dell’arco per consentirgli di sopportare i carichi esistenti, è possibile modificare i carichi applicati in modo da rendere ottimale la geometria esistente, ottenendo una ricentratura della curva delle pressioni, condizione necessaria per la stabilità dell’arco. Si agisce in sostanza con la stessa strategia del “rinfianco alle reni” senza tuttavia alcun incremento delle masse in gioco.
Per realizzare la “forzatura” tra la fune e la muratura (ossia una trazione nella fune ed una contemporanea compressione nell’arco) si fa ricorso a semplici tenditori all’estremità del cavo oppure a cunei interposti tra cavo e muratura lungo tutto lo sviluppo del cavo, dopo averlo ancorato alla muratura in prossimità della zona dell’imposta. Intervento con “arco armato” al Monastero degli Olivetani di Nerviano. (MI) : volte consolidate con cavi messi in trazione mediante cunei Intervento con “arco armato” a Casa Giacobbe, Magenta: volte consolidate con cavi messi in trazione mediante tenditori di estremità
CASTELLO DELLA MANTA (CN) La tecnica dell’arco armato svolge egregiamente il suo compito se l’arco è ben contrastato alle imposte da catene o da contrafforti. Capita tuttavia frequentemente il caso di volte spingenti debolmente contrastate, in cui non sia possibile porre in opera catene di contrasto. In questo castello la volta è di sottotetto ed è priva di rinfianco. L’assenza di catene all’imposta della volta fa sì che i muri tendano ad allontanarsi tra loro creando una sorta di cerniera cilindrica in chiave.Le catene lignee delle capriate di copertura sono parzialmente inglobate nella volta e su di esse poggia una trave di epoca più recente che corre in senso longitudinale. Si è progettato di opporre un contrasto alle forze orizzontali mettendo in opera alcune “graffette metalliche” estradossali. La soluzione consiste in una trave metallica orizzontale disposta in senso trasversale al corridoio; da essa scendono due barre inclinate, inghisate nella muratura perimetrale in prossimità dell’imposta della volta e filettate all’estremità libera. Tali barre, vincolate alla trave orizzontale, vengono successivamente tesate. La muratura perimetrale viene così sollecitata da una forza con direzione diagonale, applicata in vicinanza dell’imposta della volta. La componente verticale è contrastata dal carico comunicato alla muratura dalla trave orizzontale. La componente orizzontale è invece deputata a contrastare la spinta divaricante generata dalla volta in muratura. Particolare della “graffetta metallica” estradossale di contrasto alla spinta della volta
CUPOLE Per le cupole è ben nota, l’azione benefica esercitata dalle catene perimetrali esterne che, poste in opera alla quota di imposta durante la costruzione, contrastano le spinte centrifughe. Negli interventi di consolidamento statico, realizzati a posteriori, risulta tuttavia spesso disagevole e talora impossibile realizzare tale soluzione. L’alternativa consiste nel disporre un anello perimetrale, realizzato con barre tonde o con cavo, alla base della cupola (al disopra dei fregio di base) e di collegarlo alla muratura in un numero limitato di punti con chiodature radiali. Successivamente l’anello viene messo in trazione (o accorciandolo direttamente mediante tenditori a vite, oppure accorciando le chiodature radiali). La soluzione è applicabile anche nel caso di cupole di forma poligonale con l’accortezza di collegare l’anello di cerchiaggio e la muratura in corrispondenza dei vertici del poligono.