NETTO STORICO A PALERMO – Aula Magna Scuola Politecnica – 8 novembre 2014
RECUPERO DEGLI EDIFICI IN MURATURA Prof. Ing. Liborio Cavaleri – Scuola Politecnica
Edifici a ridosso dell’area all’interno delle antiche mura
Case isolate distanti dall’area all’interno delle antiche mura
Stralcio area Pallavicino
Aggregati edilizi
TIPOLOGIE DI INTERVENTO VARIANTE GENERALE AL P.R.G. Approvata con D.Dir. 558 e 124/DRU/02
Interventi di Manutenzione
Interventi che determinano trasformazioni
Ordinaria
Restauro
Straordinaria
Ripristino filologico Ristrutturazione Demolizione
Ricostruzione
TIPOLOGIE DI INTERVENTO VARIANTE GENERALE AL P.R.G. Approvata con D.Dir. 558 e 124/DRU/02
Interventi di Manutenzione Straordinaria
-consolidamento e risanamento delle strutture verticali esterne ed interne; - sostituzione di singoli elementi di orditura delle strutture orizzontali (solai, coperture, volte);
INCREMENTO DELLA RESISTENZA
4
5
6 M
M
N
V N
1
2
3
V 0.85f d
tensioni normali
fd a
3
deformazioni normali
l/2-a/2
l
l t
CONFERIMENTO DI SCATOLARITA’
COMPORTAMENTO ISOLATO DEGLI ELEMENTI MURARI
SCATOLARITA’
Questo obiettivo si ottiene con collegamenti efficaci
CONFERIMENTO DI SCATOLARITA’
DISTRIBUZIONE DELLE FORZE LATERALI IN FUNZIONE DELLA RESISTENZA DEI MASCHI
CHI E’ PIU’ FORTE DEVE POTER DARE UN CONTRIBUTO MAGGIORE Questo obiettivo si ottiene con interventi sugli orizzontamenti
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE INTERVENTI PER L’INCREMENTO DELLA RESISTENZA DEI MASCHI MURARI
•TECNICA CUCI E SCUCI •INIEZIONI DI MISCELE LEGANTI
•INTONACO ARMATO
INTERVENTI PER IL MIGLIORAMENTO DEI COLLEGAMENTI
•INIEZIONI ARMATE
• TIRANTATURE METALLICHE
•ELEMENTI DI RIQUADRATURA
• INSERIMENTO DI CORDOLI
• RISTILATURA DEI GIUNTI
•SISTEMA CAM
• ELEMENTI IN BRECCIA
•TIRANTATURA VERTICALE
• CERCHIATURE • PERFORAZIONI ARMATE
INTERVENTI SUGLI ORIZZONTAMENTI
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
TECNICA CUCI E SCUCI DESCRIZIONE Ripristino di zone limitate di muratura con lesioni o degradi attraverso la rimozione degli elementi degradati e la realizzazione di una nuova tessitura muraria con elementi sani senza interrompere la funzione statica della muratura nel corso dell’applicazione.
OSSERVAZIONI L’intervento può essere eseguito per porzioni limitate e per murature che presentano una buona qualità e regolarità. Il collegamento con la muratura esistente risulta di fondamentale importanza. È opportuno utilizzare conci di muratura con caratteristiche simili a quella presente in situ.
FASI DI ESECUZIONE • Preparazione della parete attraverso pulizia e messa a vivo del paramento murario • Puntellamento della parete • Rimozione della parte danneggiata • Posa in opera dei conci sostitutivi • Risarcitura dei giunti degradati
ESEMPI
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INIEZIONI DI MISCELE LEGANTI DESCRIZIONE L’intervento consiste nel far penetrare la miscela legante a ritiro compensato in pressione o per colo, a seconda dello stato di degrado della muratura, nei vuoti presenti in modo da ripristinare o migliorare le caratteristiche meccaniche del paramento murario.
OSSERVAZIONI L’efficacia dell’intervento è strettamente legata alla capacità di diffusione della miscela. L’intervento risulta quindi inefficace nel caso di murature che per loro natura sono scarsamente iniettabili.
FASI DI ESECUZIONE • Preparazione della parete attraverso pulizia e messa a vivo del paramento murario • Stuccatura delle fessure e delle lesioni in modo da evitare la fuoriuscita della miscela durante le operazioni di iniezione • Perforazioni • Posizionamento nelle perforazioni di iniettori e successivo lavaggio in modo da eliminare eventuali detriti e da saturare la muratura evitando l’assorbimento di questa del materiale iniettante • Iniezione della miscela secondo la tecnica definita: per pressione, per gravità, per depressione; • Rimozione degli iniettori e chiusura dei fori
ESEMPI
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
RISTILATURA DEI GIUNTI DESCRIZIONE L’intervento è previsto nell’ipotesi di erosione del giunto con perdita della funzione legante superficiale della malta legante originaria ed in presenza di materiale lapideo murario originario in buono stato di conservazione. L’intervento di ripristino e consolidamento è di tipo esclusivamente superficiale.
OSSERVAZIONI L’efficacia dell’intervento è strettamente legata allo spessore del paramento murario. Se effettuato in entrambi i lati su murature di spessore non elevato può migliorare le caratteristiche meccaniche. Particolare attenzione dovrà essere rivolta alla scelta della malta da utilizzare.
FASI DI ESECUZIONE • Scarnitura profonda dei giunti • Lavaggio del paramento murario • Riempimento con malta avente migliori caratteristiche della precedente • Ricostruzione dei giunti degradati
ESEMPI
È possibile realizzare una ristilatura armata con l’utilizzo di materiali innovativi, ovvero: - Barre e piattine in FRP - Barre elicoidali in acciaio inox
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTONACO ARMATO DESCRIZIONE L’intervento è previsto nel caso di murature in stato di degrado più o meno avanzato. La tecnica consiste nel realizzare in aderenza alla superficie muraria due strati di calcestruzzo opportunamente connesse tramite fori passati per tutto lo spessore della muratura . La rete di armatura può essere prevista in acciaio, in GFRP o CFRP
OSSERVAZIONI L’intervento comporta una modifica sulla resistenza ma anche sulla rigidezza di conseguenza la risposta sismica dell’edificio risulta modificata.
FASI DI ESECUZIONE • Preparazione della parete attraverso pulizia e messa a vivo del paramento murario • Perforazione della muratura per la messa in opera delle armature di collegamento • Posizionamento della rete metallica o in materiale composito • Getto della lastra di calcestruzzo
Intonaco con rete in acciaio
Particolare attenzione va posta sulla sovrapposizione dei pannelli di rete elettrosaldata o FRP per garantire la continuità dell’armatura in verticale ed in orizzontale
Intonaco con rete in FRP
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INIEZIONI ARMATE DESCRIZIONE L’intervento consiste nel disporre armature all’interno della muratura, inserendoli in fori successivamente cementati con miscele per iniezioni. I fori devono essere praticati con inclinazione pari a 45 sia sulla direzione orizzontale che verticale, in modo da distribuire uniformemente l’armatura all’interno della muratura e aumentare la resistenza a compressione e taglio.
OSSERVAZIONI L’intervento può essere realizzato sia per incrementare connessione degli elementi murari.
FASI DI ESECUZIONE • Perforazione della muratura per la messa in opera delle armature • Pulitura dei fori al fine di garantire una perfetta aderenza tra muratura e miscela legante • Posizionamento della armature (talvolta è necessario realizzare degli ancoraggi per evitare l’eventuale sfilamento) • Esecuzione delle iniezioni
la resistenza della muratura sia per migliorare il grado di
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INSERIMENTO DI ELEMENTI DI RIQUADRATURA DESCRIZIONE Questo intervento consiste nell’inserimento di telai in c.a. o in acciaio per realizzare la riquadratura delle 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 efficacia, e siano realizzati a perfetto contatto con la muratura esistente .
OSSERVAZIONI È necessario effettuare rinforzi diffusi per ottenere adeguato miglioramento. Inoltre l’incremento di resistenza è limitato al rapporto tra le aperture sulla fascia piena.
FASI DI ESECUZIONE • Preparazione delle pareti nell’intorno interessato ai vani; • Eventuale scasso nella muratura esistente; • Inserimento dei telai metallici; • Connessione dei telai con la muratura esistente.
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
SISTEMA CAM - CERCHIAGGIO ATTIVO DELLA MURATURA DESCRIZIONE Incatenamento 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. Può essere applicato in caso di necessità di rinforzi diffusi. Adatto ad interventi di messa in sicurezza temporanea per la sua celerità di applicazione
OSSERVAZIONI Incremento di resistenza e duttilità, in modo analogo all’intervento con intonaco armato. Differentemente da quest’ultimo, produce un Incremento di capacità nei confronti del collasso per schiacciamento grazie all’azione benefica delle forze di coazione.
FASI DI ESECUZIONE • Preparazione degli elementi da rinforzare, attraverso rimozione dell’intonaco e stuccatura di eventuali lesioni; • Tracciamento del percorso dei nastri e esecuzione dei fori; • Preparazione dei fori e delle zone di angolo; • Posizionamento dei nastri pretesi e chiusura/sigillatura.
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
TIRANTATURA VERTICALE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
IMPORTANZA DELLA RIGIDEZZA DEI SOLAI
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
L’organismo strutturale
Caratteristiche orizzontamenti R
=
Z
= K1
R1 0
Ri
R
n
kj j 1
Rk i
xi
xZ k i xi
xG xZ
K2
K3
R
vista assonometrica
ki
G
xZ 2
R2 x
R3 n
xZ
(
n
k j x j ) /( j 1
kj) j 1
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
L’organismo strutturale
Caratteristiche orizzontamenti
=
vista assonometrica
=
R L1
R1
R2 R3
R L1
L1 L2 2
R L1
L1 L 2 L2 2
R L1
L2
L2 L2 2
R1 0
R2 x
R3
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
=
=
Z L’organismo=strutturale
=
Caratteristiche orizzontamenti vista assonometrica
K1
K
K2
K/2
K3
K
L1 L 2
R
K1
vista assonometrica L1
R
L2
L R1
R2
R 4
R1
R2
R2
R 2
R 2.5
R2
R3
R 4
R3
x
0
x
0
R1
R1
R3
R 5
R3
R 2.5
K2
G
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
IMPORTANZA AGGIUNTIVA DEI CORDOLI e DEGLI ARCHITRAVI
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
- Verifica delle travi (in muratura) di collegamento fra pannelli (sforzo normale incognito)
h*
Mu
Hp h* Hp 1 2 0.85fhdh * t
Vp
F1
F1
F2
F2
F3
F3
F4
F4
2Mu / l *
diagramma tagli
diagramma momenti Mu Vp
rottura a flessione
Vp
h*
Vt
rottura a taglio
Vt
Mu l*
l*
dove Hp è il minimo tra la resistenza a trazione dell'elemento teso disposto orizzontalmente ed il valore 0.4fhdh*t fhd è la resistenza di calcolo a compressione della muratura in direzione orizzontale (nel piano della parete). La resistenza a taglio, associata a tale meccanismo, può essere calcolata come
h*
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
diagramma - Verifica delle travi (in muratura) di collegamento fra pannelli (sforzo normale incognito) momenti
Mu Vp
Mu
Hp h* Hp 1 2 0.85fhdh * t
rottura a flessione
Vp
h*
Mu l*
Eq. di equilibrio
Hp
0.85fhd h* t ;
Hp
0.85fhdh*t
Hp
h*
h* 2
*
Mu
xc
1/ 2
Hp
Mu
h*
t
0.4fhdh* t
h* Hp 1 2
Hp h Hp 1 t * 2 0.85fhdh t
t Si può pensare che il massimo sforzo di compressione nella muratura sia quello che si ottiene per 1/2 da cui la limitazione normativa
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
La modellazione: Analisi statica lineare: la scomposizione del modello spaziale
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
TIRANTATURE METALLICHE DESCRIZIONE L’intervento consiste nell’inserimento di catene metalliche ancorate alle murature tramite piastre di ripartizione opportunamente dimensionate in modo da incrementare il grado di connessione delle pareti murarie. I tiranti possono essere disposti all’interno o all’esterno delle murature, inseriti tramite perforazione. La messa in tensione dei tiranti garantisce una riduzione degli spostamenti dovuti a eventuali dissesti in atto.
OSSERVAZIONI Il pretensionamento delle catene deve essere realizzato in modo da evitare eccessive concentrazioni di sforzi nella muratura. E’ sconsigliato l’utilizzo di questa tecnica per lunghezze superiori a 20 metri in quanto l’efficacia del contenimento si riduce a causa delle maggiori deformazioni longitudinali dei tiranti.
FASI DI ESECUZIONE •Preparazione delle pareti; •Foratura delle pareti e/o dei solai; •Scasso nelle murature per inserimento delle piastre di ancoraggio; •Eventuale miglioramento delle caratteristiche meccaniche delle zone di ancoraggio; •Inserimento dei tiranti; •Messa in tensione dei tiranti; •Chiusura della zona di ancoraggio.
Le piastre di ancoraggio possono avere diverse forme, rettangolari, circolari, a coda di rondine ecc. Alcuni sistemi innovativi prevedono l’utilizzo di barre e nastri in composito fibrorinforzato
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
CORDOLI DESCRIZIONE Questo intervento consiste nella realizzazione di un elemento strutturale con funzione di cordolo. Preferibile in sommità. Favorisce il comportamento scatolare realizzando un collegamento continuo tra gli elementi strutturali . Se applicato in sommità limita la vulnerabilità delle pareti per le azioni fuori dal piano.
OSSERVAZIONI 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 sommitale delle pareti murarie.
FASI DI ESECUZIONE •Puntellatura del solaio o della copertura; •Nel caso di inserimento a livello di solaio, scasso nella muratura esistente; •Esecuzione del cordolo; •Collegamento con le strutture esistenti.
Le connessioni con la muratura sottostante possono essere eseguite tramite perforazioni armate.
CORDOLI IN C.A. TIPOLOGIE
CORDOLI IN ACCIAIO
CORDOLI IN MURATURA ARMATA CORDOLI IN MURATURA E FRP
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
CORDOLI
Cordolo con architrave
CORDOLI IN C.A.
Cordolo senza architrave
ESEMPI
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
CORDOLI
CORDOLI IN ACCIAIO
I cordoli in acciaio sono più leggeri dei cordoli in c.a. dunque meno invasivi. In presenza di muratura di scarsa qualità occorre eseguire un preconsolidamento della fascia di muratura interessata . Possono essere: •Realizzati con piatti o profili sui due paramenti collegati con barre passanti •Realizzati con struttura reticolare, in elementi angolari e piatti metallici
Particolare attenzione viene posta allo stato di conservazione dell’intervento, in quanto infiltrazioni d’acqua o l’esposizione ad agenti atmosferici favorisce fenomeni di corrosione per gli elementi metallici
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
CORDOLI
CORDOLI IN MURATURA ARMATA
Questi tipi di cordoli permettono la massima conservazione delle caratteristiche murarie esistenti. Sono realizzati con una muratura a tutto spessore e di buone caratteristiche (in genere muratura in mattoni pieni). È utile realizzare collegamenti tra cordolo e muratura mediante perfori armati disposti con andamento inclinato.
Particolare in assonometria
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
CORDOLI
CORDOLI IN MURATURA E FRP
La resistenza a trazione del cordolo viene affidata ai nastri in materiale fibrorinforzato e matrice polimerica. I vantaggi dell’intervento sono dovuti alla leggerezza dei materiali utilizzati. Oltre ai nastri disposti orizzontalmente nella zona centrale della muratura, vengono previsti perfori armati per migliorare la connessione con la muratura sottostante
FASI DI REALIZZAZIONE
Dopo aver realizzato la prima fila di mattoni si stende lo strato di matrice polimerica
Stesura del fibrorinforzato
tessuto
Annegamento del tessuto all’interno della matrice polimerica
Disporre il successivo filare di mattoni.
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
ELEMENTI IN BRECCIA DESCRIZIONE È possibile realizzare interventi per il miglioramento delle connessioni inserendo elementi strutturali nella muratura esistente in porzioni limitate dei maschi murari, ovvero aventi dimensioni che non coinvolgono l’intero spessore del muro. Questo intervento può prevedere l’inserimento di pilastrini in c.a. e cordoli. .
Cordolatura in breccia
Cordolatura e pilastrini in breccia
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
CERCHIATURE DESCRIZIONE La cerchiatura è l’applicazione di una legatura intorno ad uno o più elementi con l’obiettivo di limitarne o impedirne le deformazioni laterali e l’innesco della rottura. L’applicazione di cerchiature è utilizzata sia per confinare singoli elementi strutturali sia interi edifici o parti di essi. Le cerchiature possono essere passive, se entrano in gioco solo nel momento in cui si manifestano sforzi di espansione, o attive, se viene pretesa al momento dell’inserimento in modo da fornire da subito azione di confinamento. Possono essere realizzate in materiale metallico o FRP.
OSSERVAZIONI Tale intervento può risultare efficace nel caso di edifici di dimensioni ridotte, dove i tratti rettilinei della cerchiatura non sono troppo estesi, o quando vengono realizzati ancoraggi in corrispondenza dei martelli murari. È necessario evitare l’insorgere di concentrazioni di tensioni in corrispondenza degli spigoli delle murature, ad esempio con opportune piastre di ripartizione o in alternativa, nel caso si usino fasce in materiale composito, procedendo allo smusso degli spigoli.
ESEMPI
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
PERFORAZIONI ARMATE DESCRIZIONE Inserimento e cementazione di barre d’acciaio ad aderenza migliorata entro pefrori nella muratura. Occorre procedere all’installazione della trivella di perforazione in corrispondenza delle posizioni indicate dai tecnici per effettuare l’operazione di carotaggio in continuo della muratura. Il diametro dei fori dovrà essere tale da consentire agevolmente il passaggio delle barre Rollotop con l’eventuale manicotto di giunzione al fine di formare un’intercapedine idonea ad accogliere la boiacca di cemento
OSSERVAZIONI L’intervento deve essere limitato ai casi in cui non siano percorribili altre soluzioni. È caratterizzato da notevole invasività e dubbia efficacia, specie in presenza di muratura a più paramenti scollegati
FASI DI ESECUZIONE •Esecuzione dei fori con carotatrice; •Inserimento delle barre ad aderenza migliorata; •Pompaggio a pressione della boiacca; •Serraggio dei bulloni
ESEMPI
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
INTERVENTI STRUTTURALI NEL RECUPERO DELLE COSTRUZIONI MURARIE
Grazie per l’attenzione
