Miglioramento sismico di edifici storici in muratura danneggiati da eventi

sismici. Il caso di due aggregati storici in L’Aquila

Antonello Salvatori Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile-Architettura, Ambientale. Via Giovanni Gronchi 18, 67100 L’Aquila.

Keywords: Edifici storici, muratura, metodo C.A.M., miglioramento sismico

ABSTRACT

Le esigenze di conservazione e di tutela degli edifici storici spesso confliggono con le esigenze di salvaguardia e

sicurezza sismica da assicurare sia nei confronti delle strutture che nei confronti degli occupanti, specialmente in

quegli edifici, di interesse storico, sedi di istituzioni pubbliche o di scuole, in cui il fattore esposizione diviene

rilevante ai fini della valutazione dell’intervento da effettuare sull’edificio. I riferimenti proposti dalle Linee guida

del Ministero per i beni culturali propongono, in assoluto, l’intervento di miglioramento sismico quale intervento

inerente il restauro degli edifici. In aggiunta, le varie ordinanze emanate a seguito del terremoto dell’Aquila del 6

aprile 2009, a fronte di una percentuale minima di miglioramento sismico compresa tra il 60% e l’80% per tutti gli

edifici danneggiati dal sisma, prevedono esplicitamente un miglioramento sismico per gli edifici storici soggetti a

tutela non soggetto ad una percentuale minima di miglioramento sismico. A parte i casi limite di edifici

monumentali, ove evidentemente le esigenze di tutela sono molto spesso prevalenti sulle tipologie di intervento

antisismico (quando e dove applicabili), nel caso di edifici storici (pubblici e privati) di carattere ordinario, la tutela

può divenire compatibile mediante l’applicazione corretta delle metodologie, tradizionali o innovative, di restauro

antisismico. Vengono illustrati due interventi relativi ad edifici storici in muratura a seguito del terremoto

dell’Aquila.

1 INTRODUZIONE

Il tema degli interventi di adeguamento e miglioramento sismico di edifici in muratura di interesse storico ed artistico assume rilevanza nazionale sia in relazione ai recenti terremoti (L’Aquila 2009, Emilia 2012), sia alla salvaguardia dei beni di interesse culturale.

Come noto, tali edifici sono, per le loro intrinseche caratteristiche artistiche ed architettoniche, soggette alla particolare tutela di cui al D.Lgs. 42/2004, ed alle relative linee guida per gli interventi strutturali.

In particolare, le esigenze di conservazione e di tutela degli edifici storici spesso confliggono con le esigenze di salvaguardia e sicurezza sismica da assicurare sia nei confronti delle strutture che nei confronti degli occupanti, specialmente in quegli edifici, di interesse storico, sedi di istituzioni pubbliche o di scuole, in cui il fattore esposizione diviene rilevante ai fini della valutazione dell’intervento da effettuare sull’edificio.

I riferimenti proposti dalle Linee guida del Ministero per i beni culturali propongono, in assoluto, l’intervento di miglioramento sismico quale intervento inerente il restauro degli edifici.

In aggiunta, si nota come le molte ordinanze emanate a seguito del terremoto dell’Aquila del 6 aprile 2009, a fronte di una percentuale minima di miglioramento sismico compresa tra il 60% e l’80% per tutti gli edifici danneggiati dal sisma non soggetti a tutela, prevedano esplicitamente un miglioramento sismico, per gli edifici storici soggetti a tutela, in cui non è necessario l’ottenimento, a seguito degli interventi strutturali, di una percentuale minima di miglioramento sismico.

A parte i casi limite relativi agli edifici monumentali, ove evidentemente le esigenze di tutela sono molto spesso prevalenti sulle tipologie di intervento antisismico (quando e dove applicabili), nel caso di edifici storici (pubblici e privati) di carattere ordinario, la tutela frequentemente diviene un ostacolo all’applicazione corretta delle metodologie, tradizionali o innovative, di restauro antisismico,

essendo, inoltre, derivante da valutazioni soggettivistiche degli elementi preposti alla valutazione della tutela stessa.

Nel lavoro vengono descritti alcuni interventi su edifici di interesso storico, localizzati a L’Aquila, danneggiati dal sisma del 2009, in cui le tecniche di recupero e restauro degli edifici si conformano con le esigenze di miglioramento sismico.

L’applicazione del metodo C.A.M. in questi edifici coinvolge e risolve molti degli aspetti tipici della tutela dei beni Culturali, in particolare, risulta efficace nel risolvere contemporaneamente molte delle problematiche insite negli edifici in muratura.

2 DANNEGGIAMENTO E PROBABILITÀ

I concetti probabilistici indicati nelle linee guida per i beni culturali sono in contrasto con la valutazione deterministica dell’evento sismico basata sulle valutazioni geofisiche, per cui si ottiene l’induzione di una errata convinzione che l’intervento antisismico basato su una scala temporale (la vita nominale) ridotta tutelerà la costruzione per un numero minore di anni in termini probabilistici.

Ciò, in realtà, non corrisponde con l’esigenza di tutelare l’edificio di interesse rispetto al MCE (Maximum Credible Earthquake) per il sito di localizzazione. L’evento massimo infatti, dipendendo da grandezze geofisiche (in arte non note), non risente dell’effetto memoria, per cui la probabilità di accadimento del massimo evento risulta immutata ad ogni nuovo intervento.

Di conseguenza, la riduzione in bassa percentuale della vulnerabilità sismica dell’edificio tutelato non comporta la reale tutela dell’edificio stesso, né risultano soddisfatte le reali condizioni di sicurezza per il numero di anni previsto (periodo di ritorno) per un dato evento di bassa probabilità. Ciò perché, a priori, non si può scartare, dagli eventi possibili, pure se probabilistici e non deterministici, un evento che rientri in un periodo di ritorno rispetto a quello stabilito in base alla percentuale di miglioramento sismico degli interventi proposti per gli edifici storici.

Inoltre, sulla base del contenuto delle linee guida, gli interventi devono essere in genere rivolti a singole parti del manufatto, contenendone il più possibile l’estensione ed il numero, e comunque evitando di alterare in modo significativo l’originale distribuzione delle rigidezze negli elementi, laddove sia possibile valutare secondo il concetto di rigidezza il

comportamento sismico degli elementi murari principali. Al contrario, la valutazione del comportamento globale della struttura può consentire di apportare contemporaneamente un miglioramento sismico nei confronti dell’intera struttura, e nei confronti dei cinematismi locali che si possono attivare nell’organismo edilizio complesso.

Le tipologie di danni a seguito degli eventi sismici citati sono distinguibili in due grandi classi:

LIVELLO GLOBALE Cattivi collegamenti tra le pareti Mancanza di collegamenti tra orizzontamenti e

pareti Collasso per instabilità Distacco-ribaltamento degli elementi murari LIVELLO LOCALE Cattivi collegamenti tra i paramenti Tessitura muraria disordinata e legante di

scarsa qualità Collasso per dislocamento Le principali tipologie di collasso, che

coinvolgono gli aspetti evidenziati, possono essere efficacemente contrastate mediante l’utilizzo di tecnologie che uniscano alla resistenza strutturale le condizioni di equilibrio che molto spesso vengono a mancare nelle strutture murarie.

Infatti, nel collasso per articolazione-dislocamento tra corpi rigidi si ha la mancanza della condizione di equilibrio, mentre, al fine di utilizzare anche le risorse di duttilità delle murature, occorre coinvolgere ed utilizzare le risorse di resistenza del materiale, mediante l’incremento dell’equilibrio globale, coinvolgendo la completa connessione dei sistemi (pareti, solai, …), l’equilibrio dei sistemi di forze chiuse (coperture spingenti), il ricentraggio delle azioni (solai eccentrici sullo spessore), e l’incremento dell’equilibrio locale (compattazione dell’elemento murario, compensazione delle spinte interne di espulsione del materiale al fine di incrementare la resistenza della muratura).

Pertanto, l’applicazione del metodo C.A.M. agli edifici tutelati garantisce sia la sicurezza antisismica, che, tramite la sua reversibilità, la conservazione e la tutela storica degli edifici in muratura.

3 IL METODO C.A.M. NEL RESTAURO

DEGLI EDIFICI IN MURATURA

Il sistema CAM consiste nella realizzazione di tirantature in tensione utilizzando nastri di acciaio (s≤1 mm) che singolarmente cerchiano porzioni limitate di muratura, venendo a costituire un reticolo tridimensionale in coazione (post tensione nel piano della muratura, post tensione nella direzione dello spessore della muratura).

I singoli componenti strutturali del sistema sono molto semplici:

nastri in acciaio inox ad alta resistenza piastre imbutite angolari e piatti di lamiera bugnata

Figura 1. Schema delle forze trasmesse dai nastri post tesi in direzione trasversale della muratura (diatono artificiale) (da [1])

La post tensione nella direzione trasversale

della muratura realizzate, nelle murature

stratificate con più paramenti, un vero e proprio

diatono artificiale, che solidarizza e lega i

paramenti tra di loro, impedendo uno dei collassi

tipici di tali muratura, e quindi le disastrose

conseguenza che ciò comporta in termini globali.

La tipologia di rinforzo realizza quindi un

collegamento meccanico dei paramenti,

l’assorbimento di spinte interne al paramento ed

il ricentraggio delle eccentricità.

La forza di compressione sulla muratura risulta

una forza attiva, che non ha bisogno dell’azione

sismica per eccitare la sua resistenza (come

avviene in altre tipologie di intervento, quali ad

esempio il rinforzo con betoncino armato). Ciò

impedisce ai paramenti murari di avere

spostamenti relativi trasversali (e quindi

fessurazioni), prima dell’intervento del diatono

artificiale, consentendo la risposta in termini di

resistenza (e quindi di duttilità) e non solo in

termini di equilibrio limite.

Figura 2. Efficacia dei sistema di precompressione nelle murature a doppio paramento con riempimento a sacco.

Inoltre, lo stato di coazione impresso

all’interno della muratura può essere

rappresentato dallo schema di figura 2.

Figura 3. Schema delle forze trasmesse dai nastri post tesi all’interno della muratura. (da [1])

Si ottiene così un reticolo tridimensionale di

coazione all’interno della muratura, efficace in

funzione del passo dei nastri e della loro

sovrapposizione.

L’efficacia della post tensione nei nastri in

acciaio, e quindi della precompressione della

muratura, risulta incrementata in funzione del

corretto rapporto passo dei nastri / spessore della

DIATONO

meccanico

muratura, al fine di consentire la corretta

compressione della muratura in tutte le zone della

stessa (Figura 4).

Figura 4. Schema delle azioni efficaci di compressione trasmesse dai nastri post tesi all’interno della muratura. (da [1])

Gli schemi così indicati realizzano

nell’edificio in muratura il miglioramento nei

confronti dell’azione tagliante (scorrimento su un

giunto orizzontale, scorrimento su una diagonale,

scorrimento su un giunto scalettato) e nei

confronti dell’azione flessionale nel piano e fuori

del piano (realizzazione di un’armatura a

flessione, aumento della duttilità in compressione

della muratura). Si ha quindi un incremento della

portanza a taglio e flessione, un incremento di

duttilità, un aumento della portanza verticale per

confinamento della muratura, un aumento della

resistenza globale per effetto della legatura di

pareti ortogonali (aumento della resistenza nel

piano e fuori del piano). Per la resistenza del nastro, la resistenza di

calcolo a trazione Nt,Rd è assunta pari al minore fra Npl,RD resistenza plastica della sezione lorda A e la resistenza Nu,Rd a rottura della sezione netta Anet in corrispondenza della giunzione per la quale è garantita una resistenza minima pari al 70% della resistenza del nastro stesso.

20

7.0,min

M

tk

M

yk

yd

fff

(1)

dove γM0 = 1,10 (UNI EN 1993-1-4) e γM2 = 1,25

La verifica di elementi strutturali confinati viene condotta valutando l’azione esercitata dalla fasciatura in funzione della geometria e della tipologia del sistema a base del CAM. Per la valutazione della pressione di confinamento è

buona norma disporre i nastri in direzione perpendicolare all’asse dell’elemento. La verifica dell’elemento confinato consiste nell’accertare che sia soddisfatta la seguente limitazione:

dRmcSd NN , (2) essendo N Sd il valore di progetto dell’azione

assiale agente (da valutarsi, per le diverse combinazioni di carico prevedibili, come prescritto dalla Normativa vigente) e NRmc,d il valore di progetto della resistenza della muratura confinata.

La resistenza assiale di progetto, NRmc,d , è definita come segue:

mdmmcdmdRmc fAfAN , (3) Dove: fmd è la resistenza a compressione della

muratura non confinata; fmcd è la resistenza a compressione della

muratura confinata; Am è l’area della sezione trasversale della

muratura confinata. La resistenza del’elemento confinato soggetto

ad un valore f1 della pressione di confinamento può calcolarsi con la seguente:

effmdmcd fkff ,1 (4)

Dove f1,eff è la pressione efficace di confinamento

(funzione della forma del confinamento) k’ coefficiente adimensionale di incremento di

resistenza

1000

mgk (5)

con gm densità di massa della muratura in Kg/m

3.

La pressione efficace di confinamento è data dalla:

11,1 fkkfkf VHeffeff (6)

Dove: keff = kH kV è il coefficiente di efficienza del

confinamento kH è il coefficiente di efficienza orizzontale kV è il coefficiente di efficienza verticale La pressione di confinamento f1, di un

pannello murario di larghezza b e spessore d confinato con nastri CAM con passo orizzontale pfh è dato da

yds ff 2

11 , fvfh

fft

spdp

bt

,max

4 (7)

Il coefficiente di efficienza orizzontale è fornito dal rapporto tra l’area confinata e quella totale, Am:

dp

RdRp

A

dpk

fh

fh

m

fh

H

3

221

31

222'2'

(8) Il coefficiente di efficienza verticale vale:

22'

,min21

,min21

dp

bp

dp

pk

fh

ffv

fh

fv

V

(9) Il confinamento effettuato con il CAM

aumenta la capacità resistente a compressione centrata dell’elemento murario e ne aumenta anche la deformazione ultima migliorandone la duttilità a compressione.

Il miglioramento in termini di duttilità è espresso mediante l’incremento della deformazione ultima attraverso la seguente espressione:

md

eff

murf

f ,1015.00035.0 (10)

I valori così calcolati sono stati applicati nei modelli di calcolo relative ai due aggregati in muratura considerati.

4 UN AGGREGATO ANTICO: CASALE

S.ANTONIO. STORIA E

COMPATIBILITÀ DELL’INTERVENTO

STRUTTURALE

L’aggregato considerato è composto da edifici in muratura ed una chiesa costruiti a partire dall’anno Mille, ed aggregati in varie maniere. Sono presenti rimaneggiamenti del secolo XX molto marcati, con elementi in c.a. inseriti all’interno della struttura in muratura.

S. Antonio, Chiesa fuori dell'Aquila, circa ad un terzo di miglio dalla porta di tal nome, (è detta anche porta Sarete o della Sarete, oggi è chiamata porta Romana) era un ospedale istituito per servizio dei lebbrosi, ed altri affetti da mali incurabili. A giudicare da notizie prese dal Leosini, S. Antonio doveva essere una chiesa con annesso convento. I religiosi che vi prestavano servizio sembra fossero quelli dell'ordine di S. Antonio di Vienne o Antoniani. Essi avevano il compito di assistere i malati affetti da Herpes Zoster (volgarmente detto fuoco di S. Antonio).

E’ presumibile che la Chiesa fosse stata costruita nella stessa epoca in cui fu costruito l’ospedale, ciò anche a giudicare da quel poco che si può desumere dalla struttura attuale dell’intera fabbrica.

Figura 5. – Vista area dell’aggregato del Casale S.Antonio

Qualche autore avanza l’ipotesi che l’ospedale annesso alla chiesa esistesse fin dal 1138.

"Le prime notizie sicure del Convento - Ospedale risalgono al tempo di Gregorio IX ( 1227 - 1241 ) il quale dichiarò l'ospizio fuori della giurisdizione vescovile ed immediatamente soggetto alla S. Sede.

Celestino V (1294) e Clemente V (1130) confermarono i privilegi"

Da una lapide, letta dall'Antinori, ci è noto che nello stesso anno 1309 fu aperta la porta laterale della chiesa, ornata di basso-rilievi, forse l'ultimo lavoro nel programma dei miglioramenti, iniziato l'anno precedente.

L'ospedale funzionava ancora verso la metà del XVI secolo.

Tredici anni dopo l'ospedale fu restaurato, ma al principio del XVII secolo doveva aver cessato di esistere, poiché il Ciurci, nella cronistoria della pestilenza del 1621, ricordava solo la chiesa di S. Antonio fuori città, «dove furono scavate le fosse», ma non accennava affatto all'ospedale

Nel secolo XVII doveva essere in completo abbandono se, come riporta l'Antinori, presso di esso vi erano le fosse comuni per la sepoltura degli appestati, fosse scavate alla bene e meglio dove cani ed altri animali mangiavano e sparsero pei campi d'intorno ossa e membra lacerate.

Nel secolo XVIII le proprietà terriere e i locali dell'ospedale cominciarono ad essere ceduti ad altri.

I locali, almeno in parte, furono adibiti ad osteria, a macello ed altro.

L’edificio ha subito notevoli danni dal sisma del 2009, in particolare in corrispondenza dell’ala più antica e della chiesa. I danni subiti hanno messo in evidenza rimaneggiamenti, e tracce di precedenti crolli dei terremoti distruttivi passati (1349, 1461, 1703).

La forma irregolare in pianta (una C con la chiesa in appendice) è frutto delle molte manipolazioni ed estensioni avvenute nel corso

dei secoli, con aggiunte e sopraelevazioni che hanno mutato l’antica funzione di lazzaretto al di fuori delle mura cittadine in edificio adibito a residenze, locali commerciali, uffici e chiesa. Probabilmente la chiesa inizialmente aveva l’orientazione lungo l’asse longitudinale dell’ala principale, e solo in un secondo tempo ha assunto l’attuale, insolita orientazione Nord – Sud.

Le tipologie dei materiali del Complesso si presentano di vari tipi:

- la muratura principale della Chiesa è in pietra e muratura mista, pavimento in cotto, copertura con struttura principale e secondaria lignea e tavolato con manto di copertura in coppi e contro coppi, la struttura delle capriate è controsoffittata con elementi lignei, vari elementi decorativi interni sono in gesso, la porta laterale della chiesa è decorata da dei basso-rilievi in materiale lapideo.

- parte dell’ex Convento - Ospedale è realizzato in muratura mista, i solai di calpestio del primo piano sono in parte realizzati a volte a crociera o a botte in cotto, altri in acciaio e tavelloni ( struttura modificata negli anni 1970 circa ) le varie coperture sono con struttura principale e secondaria lignea, tavolato e manto di copertura in marsigliesi.

Da una prima analisi conoscitiva risulta che le murature, in pietra ed in muratura mista hanno perso la continuità a causa, oltre dell’evento sismico, dell’inconsistenza delle malte, le travi ed i travicelli delle coperture hanno subito uno slittamento dalla muratura perimetrale, i solai a volte si presentano in un discreto stato di conservazione, a parte quello del locale adiacente alla Chiesa, i solai in acciaio e tavelloni si presentano lesionati.

Le facciate esterne del Complesso si presentano parzialmente intonacate e si trovano ad un pessimo stato di conservazione.

In generale le condizioni si presentano precarie, qualsiasi sollecitazione fuori dalla norma, sia sismica recente che di vibrazioni continue ( causa traffico ) causano un aumento dei danni diffusi e generalizzati già presenti come lesioni alle murature, sfilamenti dalle loro sedi di travi e travicelli, solai in laterizio e struttura metallica, deterioramento con sgretolamento delle parti di intonaco e tante altre anomalie strutturali.

Davanti a questo quadro di insieme l’ intervento a livello strutturale, per poter mettere in sicurezza questo bene storico architettonico di pregio, tramite un insieme di opere mirate a migliorare le debolezze individuate, i meccanismi di collasso, per risolvere le deficienze individuate nel rispetto del lessico architettonico e strutturale

originale, è stato individuato nell’applicazione delle tecniche C.A.M..

L’intervento strutturale è stato programmato senza contaminare il “genius loci”: ogni intervento è stato calibrato e volto a mantenere l’integrità materiale e ad assicurare la conservazione e la protezione dei suoi valori culturali, facendo in modo che le caratteristiche della costruzione, anche migliorate, rimangano della stessa natura di quelle originali e che i miglioramenti strutturali presentino un lessico costruttivo coerente con quello originario.

La tipologia muraria all’interno dell’edificio è molto varia, come evidenziano le endoscopie effettuate in molteplici punti della struttura muraria.

Figura 6. –Indagini endoscopiche sulle murature dell’aggregato

In funzione delle tipologie murarie riscontrate,

e dei danni indotti dal terremoto del 6 aprile

2009, è stato valutato, congiuntamente con la

locale Soprintendenza, l’utilizzo del metodo

C.A.M. quale metodo necessario non solo per la

riparazione dei danni del sisma, ma per il

raggiungimento di un livello di miglioramento

sismico almeno pari al 60%, nonostante ciò non

risultasse necessario per l’edificio vincolato. I nastri utilizzati sono del tipo: Tipo 1 - Nastri per disposizione diffusa

(orizzontali e/o verticali) – 1.4301/1.4307 EN10088-4, spessore 0.9 – 1.0 mm e larghezza 19 mm , con resistenze a snervamento fyk ≥ 220 N/mm

2 e a rottura ftk ≥ 540 N/mm

2 e

allungamento a rottura almeno pari al 20%. Tipo 2 - Nastri per disposizione concentrata di

spigolo(verticali) o diffusa (orizzontali e/o verticali) – 1.4301/1.4307 EN10088-4, di

spessore 0.9 – 1.0 mm e larghezza 19 mm , con resistenze a snervamento fyk ≥ 600 N/mm

2 e a

rottura ftk ≥ 850 N/mm2

e allungamento a rottura almeno pari al 8%.

Lo schema elementare del C.A.M. applicato all’aggregato di S. Antonio è indicato nella figura seguente:

Figura 7. – Schema tipo del confinamento della muratura(da [2])

La tipologia di danneggiamento è molto variegate, e, nelle figure seguenti, sono riportati alcuni esempi, non esaustivi, dei danni riportati sia dalle murature del casale vero e proprio, sia dalle murature delle chiesa, in cui, a causa dei rimaneggiamenti già citati e delle modifiche all’orientazione della chiesa medesima, si riscontrano numerosi cinematismi di primo modo che interessano alcune delle pareti in muratura variate nel tempo.

Nelle pareti più antiche, sopravvissute a precedente terremoti, la muratura, pur non collassata (appare di fattura migliore rispetto alle pareti ottocentesche), presenta estesi quadri lesionativi (figura successiva), con dislocazioni nel piano della muratura che sono state compensate mediante la post tensione indotta dai nastri del C.A.M..

Figura 8. Danneggiamenti diffusi nella muratura quattrocentesca

Figura 9. Danneggiamenti diffusi nella muratura della chiesa di S.Antonio con cinematismo della parete di fondo dell’abside

La tecnica di rinforzo viene descritta nelle seguenti figure, evidenziandone la funzione strutturale. La caratteristica del sistema è quella di accoppiare, alla pretensione ed alla reversibilità, la leggerezza strutturale che consente di non aumentare le masse inerziali sulle murature, aumentandone nel contempo sia la duttilità che la resistenza. Esempio è la realizzazione del cordolo di piano, secondo le linee di forza principali nel piano delle murature, in corrispondenza degli orizzontamenti, in maniera tale da non interrompere la continuità.

Figura 10. Cordolo di rinforzo con nastratura C.A.M. al di sotto del solaio ligneo

Figura 11. Rinforzo di uno dei telai in c.a. e cucitura con la muratura

Figura 12. Rinforzo di uno dei telai in c.a. e cucitura con la muratura

Figura 13. – Cucitura esterna con la muratura di uno dei telai in c.a.

Analogamente, la cucitura di elementi spuri in c.a. ed elementi in muratura mediante i nastri post tesi ha consentito una inaspettata collaborazione strutturale che limita i cinematismi delle pareti lunghe (anche fino a 30 m senza muri di spina), impedendone i collassi fuori del piano in caso di sisma (legature dei pilastri e delle travi).

Lo stesso rinforzo delle volte avviene utilizzando la compensazione delle spinte orizzontali mediante l’intersezione dei nastri post tesi con i profili in acciaio di irrigidimento del piano dei solai e di contenimento delle deformazioni fuori del piano di ciascuna parete.

Figura 14. Compatibilità delle cuciture con il rinforzo delle volte a crociera

Figura 15. Rinforzo C.A.M. e solidarizzazione con i profili in acciaio di irrigidimento delle volte

Figura 16. Rinforzo di una volta complessa ad 8 elementi voltati

Con questa tecnica sono state rinforzate volte dalla geometri molto complessa, come queste volte in cui si ha l’intersezione, con elementi disposti a foglio in parete sottile, di ben otto volte a botte a formare un elemento voltato a “fiore” in cui lo scarico delle forze si concentra in linee di forza ben distinte.

La leggerezza dell’intervento consente di operare senza l’incremento delle masse sismiche anche in corrispondenza delle volte, limitando contemporaneamente la deformazione fuori del piano, causa prima dei cinematismi di collasso delle volte in parete sottile

Figura 17. Rinforzo di un’architrave

Figura 18. Compatibilità degli elementi architettonici di pregio con il rinforzo C.A.M.

Figura 19. Compatibilità degli elementi storici di pregio con il rinforzo C.A.M.

Parimenti, il sistema C.A.M. ben si adatta, per l’edificio tutelato, alla compatibilità con gli elementi soggetti a tutela, come è ben visibile nelle figure precedenti, dove il rinforzo strutturale consente di lasciare a vista elementi di pregio (gli zampini di copertura, lo stemma quattrocentesco) che con altre tecniche, più tradizionali ed invasive, sarebbero stato coperti o non compatibili con le esigenze del rinforzo strutturale. In tal modo si sono creati anche i cordoli leggeri in sommità, compatibili con le coperture lignee e il blocco dei cinematismi degli elementi murari di sommità.

Figura 20. Collegamento del cordolo in muratura armata con la struttura muraria e la copertura lignea

5 PALAZZO FALVELLA: UN RESTAURO

STRUTTURALE

Analogo discorso viene effettuato per il palazzo Falvella, nella centrale via XX Settembre, edificio del XIX secolo (con trace di elementi più antichi), in cui rilevante è la presenza di volte affrescate in foglio sottile al primo livello, ed in cui le esigenze di conservazione si sommano alle esigenze di sicurezza strutturale, aggravate dal crollo di una volta al piano secondo a seguito dell’evento sismico del 2009. A differenza del casale di S.Antonio, il palazzo Falvella presenta, all’ultimo livello, un locale esteso senza murature intermedie, in cui diviene essenziale impedire il collasso per cinematismo fuori del piano di tutte le murature di sommità, agganciando la base di tali murature ai piani sottostanti dove si ha presenza di murature ortogonali, rinforzate anch’esse.

In questo caso la tipologia di rinforzo deve essere compatibile con la presenza degli ambienti voltati, come si nota dalle figure seguenti, in cui la necessità di creare un cordolo per assorbire la spinta delle volte deve divenire compatibile con la presenza delle volte affrescate stesse.

Figura 21. Diatono artificiale composto da 12 nastri.

Figura 22. Rinforzo della parete ed aggancio dei nastri in corrispondenza di una volta sottile

Figura 23. Rinforzo della parete ed aggancio dei nastri in corrispondenza di una volta sottile con un affresco pregiato

Figura 24. Rinforzo della parete ed aggancio dei nastri in corrispondenza di una volta sottile con un affresco pregiato

Pertanto, lo studio accurate del passaggio dei nastri di post tensione evidenzia come, contemporaneamente, siano state associate più funzioni al medesimo insieme di nastri:

- Cordolature nel piano dell’intersezione delle murature con le volte

- Rinforzo a taglio dei maschi murari - Rinforzo degli imbotti delle aperture

interne ed esterne - Cucitura delle murature di ricostituzione

con le porzioni di murature esistenti - Sostegno leggero delle architravi

Figura 25. Cucitura di pareti esistenti e di parti di nuova costruzione mediante la tecnica C.A.M.

A tutte queste funzioni si aggiungono le connessioni utilizzate per sostenere, e rendere compatibili con le esigenze di resistenza alle azioni sismiche, degli elementi spuri presenti nelle murature stesse, ma con valenza di sostegno non solo statico, ma antisismico, quali le colonne in muratura di mattoni pieni presenti in alcuni punti della struttura, in cui la presenza di architravi spurie comporta comunque lo scarico di rilevanti azioni sismiche su tali elementi. L’aumento delle risorse di duttilità di tali elementi cerchiati attivamente mediante la post tensione dei nastri in acciaio incrementa notevolmente la capacità in alcuni dei punti più deboli di tutto l’edificio.

La connessione viene garantita dall’insieme di incroci dei nastri della muratura con gli angolari di cerchiaggio dei pilastri in mattoni nelle due direzioni del piano murario stesso.

Anche le connessioni tra elementi ortogonali garantiscono il comportamento scatolare della muratura, e quindi la perfetta collaborazione tra elementi murari durante l’azione dinamica.

In tale modo si riescono ad ottenere notevoli incrementi di capacità, sia per azioni nel piano delle murature che per azioni fuori del piano.

Figura 26. Confinamento attivo di un pilastro in muratura mediante i nastri post tesi

Figura 27. Confinamento attivo di un pilastro in muratura mediante i nastri post tesi e collegamento alla struttura muraria.

Figura 28. Cucitura di murature ortogonali

Infine, un rilievo particolare del sistema di rinforzo risiede nella conservazione e messa in sicurezza degli elementi ornamentali e di pregio tipi degli edifici storici, quali, ad esempio, le cornici in pietra di portoni e finestre (figura seguente). L’inserimento dei nastri in posizione nascosta, con fori passanti sia nella muratura che nella parte non a vista degli elementi di pregio in pietra, consente di impedire i cinematismi ed i collassi di tali elementi secondari (comunque pericolosi in caso di sisma), e di attuarne la conservazione annullandone in pratica la vulnerabilità sismica.

In tal modo, si garantisce la conservazione e l’integrità anche degli elementi di maggiore pregio, con interventi semplice, reversibili e, soprattutto, in grado di conferire risorse di duttilità anche ad elementi portati che normalmente non assolvono un ruolo strutturale principale.

Tutto ciò, nel caso del palazzo Falvella, ha consentito di raggiungere una capacità sismica elevata (superiore al 60%), mantenendo contemporaneamente la tutela e la conservazione degli aspetti storici ed architettonici originari dell’edificio.

Figura 29. Rinforzo di un portale in pietra

BIBLIOGRAFIA

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