RIPRISTINO DELLA MURATURA ATTRAVERSO LA LA -- DESCRIZIONE
degli elementi (lapidei o laterizi) degradati e la realizzazione di una nuova tessitura muraria con elementi sani Gli elementi sani devono avere caratteristiche simili a quelli originali sia geometriche (forma e dimensione) che meccaniche. eliminino le cause. CAMPO DI APPLICAZIONE
È applicabile solo per murature che presentino una buona qualità ed certa regolarità e nel caso di connessione. VANTAGGI / SVANTAGGI SVANTAGGI
Intervento in grado di garantire il ripristino di danneggiamenti limitati senza alterare il comportamento globale della struttura. EFFICACIA
materiali con caratteristiche simili per forma e dimensioni. Determinante è il collegamento con la muratura esistente. FASI DI ESECUZIONE
1. Preparazione della parete attraverso pulizia e messa a vivo del paramento murario; 2. Puntellamento della parete muraria; 3. Rimozione della parte danneggiata; 4. Preparazione delle superfici e dei mattoni; 5. Ricucitura della muratura; 6. Risarcitura dei giunti degradati.
cuci-suci
INIEZIONI DI MISCELE LEGANTI DESCRIZIONE
r colo, a seconda dello stato di degrado della muratura, nei vuoti presenti in modo da ripristinare o migliorare le caratteristiche meccaniche del paramento murario. Le miscele sono costituite da materiale di vario genere sempre in continuo sviluppo e pertanto la progettazione deve essere eseguita con particolare attenzione in relazione al supporto in esame. In generale devono essere antiritiro (a ritiro compensato) e devono garantire una compatibilità chimico-fisico-meccanica con gli elementi esistenti (malta e inerti). CAMPO DI APPLICAZIONE
Appropriata in presenza di lesioni l esioni diffuse e per murature che presentano vuoti interni i nterni e buone caratteristiche meccaniche degli inerti (anche se fratturati). VANTAGGI / SVANTAGGI SVANTAGGI
remento remento di resistenza e/o il ripristino di danneggiamenti locali Miglioramento delle caratteristiche meccaniche della muratura. EFFICACIA
quindi inefficace nel caso di murature che per loro natura sono scarsamente iniettabili. ia per le caratteristiche di resistenza che per i moduli elastici. Si ritiene comunque opportuno eseguire prove progettazione. Un utile e facile confronto velocità è indice di una buona efficacia delle iniezioni) iniezioni) FASI DI ESECUZIONE
1. 2. 3. 4. 5. 6.
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 orizzontali nei giunti di malta (la geometria dei fori deve essere attentamente progettata in relazione al raggio di azione della miscela legante); Posizionamento nelle perforazioni di iniettori e successivo lavaggio in modo da eliminare eventuali Iniezione della miscela secondo la tecnica definita: per pressione, per gravità, per depressione; Rimozione degli iniettori e chiusura dei fori.
Schema esemplificativo di intervento con iniezione di miscele leganti
INTONACO ARMATO DESCRIZIONE
delle lastre di materiale a base cementizia armate con una rete metallica e rese solidali alla muratura (attraverso tiranti passanti in acciaio o la faccia della parete o su entrambe. CAMPO DI APPLICAZIONE
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. VANTAGGI / SVANTAGGI SVANTAGGI
Facilità e basso costo di esecuzione. aumento EFFICACIA
te. te. caratteristiche di resistenza che per i moduli elastici. FASI DI ESECUZIONE
1. 2. 3. 4.
Preparazione della parete attraverso pulizia e messa a vivo del paramento murario; 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); Posizionamento della rete metallica Getto della lastra (secondo lo spessore definito)
Esempio di applicazione di intonaco armato
INIEZIONI ARMATE DESCRIZIONE
cementati con miscele per iniezioni. C AMPO DI APPLICAZIONE
Appropriata nel caso di elementi non connessi, quali zone di angolo, ammorsamento murature ortogonali, ricongiungimento parti lesionate. VANTAGGI / SVANTAGGI SVANTAGGI
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 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
FASI DI ESECUZIONE
1. 2. 3. 4.
Perforazione della muratura per la messa in opera delle armatur e (generalmente i fori sono inclinati); 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 evi sfilamento); 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,
TIRANTATURE METALLICHE DESCRIZIONE
comportamento monolitico del complesso edilizio. Qualora possibile è opportuno pretendere i tiranti così da recup recup Se lla lla cerchiatura. CAMPO DI APPLICAZIONE
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 f uori dal piano. VANTAGGI / SVANTAGGI SVANTAGGI
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 d i consolidamento provvisionali. EFFICACIA
In relazione allo stato di presollecitazione ed all consigliate lunghezze maggiori di 20m cui corrispondono maggiori deformazioni e quindi una ridotta efficacia 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
CERCHIATURE (CON MATERIALI METALLICI O COMPOSITI) DESCRIZIONE
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. a. CAMPO DI APPLICAZIONE
Rinforzo locale di colonne e pilastri. Rinforzo globale di intere strutture. VANTAGGI / SVANTAGGI SVANTAGGI
Incremento di resistenza. 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. 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)
CAM CAM CUCITURA CUCITURA ATTIVA DELLA MURATURA DESCRIZIONE
Q cerchiatura di pilastri e colonne ) alle pareti murarie. La cucitura armata della muratura (CAM) (Dolce et al. 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 mi mi di tirantature diffuse nelle tre direzioni ortogonali). CAMPO DI APPLICAZIONE
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 VANTAGGI / SVANTAGGI SVANTAGGI
i massa risalita capillare. coazione. Per adeguamenti definitivi deve essere integrato con altri interventi. EFFICACIA
mato. mato. FASI DI ESECUZIONE
1.
lesioni; 2. Tracciamento del percorso dei nastri 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
INSERIMENTO DI ELEMENTI DI RIQUADRATURA DESCRIZIONE
Questo intervento è sostanzialmente simile al precedente ( porte e finestre
realizzare la r r intorno alle aperture). I telai lavorano in parallelo con i maschi murari, e forniscono un incremento di io che i telai possiedano adeguata rigidezza, ai fini della loro entrata in carico, e siano realizzati a perfetto contatto con la muratura esistente. CAMPO DI APPLICAZIONE
Necessità di rinforzi diffusi. Insufficiente resistenza strutturale. VANTAGGI / SVANTAGGI SVANTAGGI
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
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 pa pa 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
INSERIMENTO DI CORDOLI DESCRIZIONE
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 CAMPO DI APPLICAZIONE
Mancanza di collegamenti efficaci tra le pareti e/o tra le pareti e gli orizzontamenti di piano/coperture. VANTAGGI / SVANTAGGI SVANTAGGI
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 di differenza di rigidezza tra copertura e parete. EFFICACIA
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. 2. 3.
Puntellatura del solaio o della copertura; Nel caso di inserimento a livello di solaio, scasso nella muratura esistente; Esecuzione del cordolo e collegamento con le strutture esistenti.
Esempio di cordolo in muratura armata
CONSOLIDAMENTO DI VOLTE IN MURATURA
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
Le diverse tipologie di intervento possono essere combinate a secondo della situazione di degrado ente ente 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
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 Anche in questo caso come per le volte esistono diverse 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 ar mate
Due esempi di collegamento tra coperture con capriata lignea e pareti
TTURE AUSILIARI DESCRIZIONE
le azioni indotte sulle strutture 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. CAMPO DI APPLICAZIONE
onsiderare 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 VANTAGGI / SVANTAGGI SVANTAGGI
I vantaggi principali sono la perfetta conoscenza dei nuovi elementi che si inseriscono e i buoni risultati che si delle strutture nuove con le strutture esistenti è uno dei principali limiti.
Applicazione di controventi controventi dissipativi
Applicazione di cordoli e pilastrini pilastrini in c.a. nello spessore delle murature
RINFORZO E/O CERCHIATURE DI ELEMENTI STRUTTURALI E SISTENTI
Il rinforzo di elementi strutturali esistenti può essere necessario sia nel caso di deficienze locali che nel caso di Le principali soluzioni adottate per elementi strutturali si possono differenziare a seconda del materiale utilizzato, così come anche proposta 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 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. o o di elementi in acciaio o di materiali innovativi permette invece di raggiungere il necessario 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.
Figura B. A sinistra un esempio di tre diverse configurazioni geometriche per il ringrosso della
Figura C. Intervento di consolidamento attraverso applicazione di incamiciatura in acciaio
Figura D. C C
INSERIMENTO DI SETTI DI IRRIGIDIMENTO
stenti che non hanno una resistenza adeguata per sopportare le forze orizzontali indotte dal sisma entrando in campo irrigidimento parte dalla considerazione che realizzando strutture molto rigide si riducono le deformazioni strutturali, anche se rigidezze elevate possono indurre alte accelerazioni ai piani. rta rta un incremento di rigidezza e conseguentemente un aumento della domanda sismica ( Errore. L'origine riferimento non è stata trovata. a ragione della loro maggiore rigidezza e quindi le sollecitazioni sulle strutture esistenti si riducono. Spettro di risposta elastico
e l a r t t e p s e n o i z a r e l e c c A
incremento di rigidezza incremento riduzione ridu zione de l periodo
Periodo
CONTROVENTI DISSIPATIVI
enti enti dissipativi appartiene alla categorie di tecniche che riducono la domanda sismica. rigidezza e, in generale, permettono di ridurre lo spo riduzione del periodo ed un conseguente incremento della domanda sismica. In questo caso a differenza del dissipazione. Spettro di risposta elastico
e l a r t t e p s e n o i z a r e l e c c A
incremento di rigidezza riduzione del periodo incremento della capacità di dissipazione
Periodo
L'energia fornita dal sisma alla struttura viene in gran parte assorbita dai dissipatori, con conseguente campo plastico.
Diagramma forza-spostamento di un dispositivo della FIP serie BRAD
In riferimento agli elementi non-strutturali, questa tecnologia permette una forte limitazione degli spostamenti interpiano ma non delle accelerazioni che rimangono pressoché invariate se non maggiori. Particolare attenzione deve essere quindi posta per quegli elementi non strutturali sensibili alle accelerazioni. Riguardo le modalità costruttive i dispositivi sono in generale costituiti da un nucleo interno in acciaio, una parte del quale è progettato per dissipare energia in campo plastico, da un tubo in acciaio e da un riempimento in calcestruzzo, i quali evitano che il nucleo interno si instabilizzi. Tra il calcestruzzo e il nucleo interno è interposto uno strato di speciale materiale distaccante, allo scopo di impedire la trasmissione di tensioni tangenziali tra i due componenti e permettere al nucleo interno di allungarsi o accorciarsi liberamente, dissipando energia. Diverse configurazioni geometriche sono infine riportate in figura.
Schemi di dispositivi di dissipazione
Configurazione di controventi dissipativi
ISOLAMENTO ALLA BASE
Lisolamento sismico ) ad alta flessibilità orizzontale, in grado di disaccoppiare il isolatori to è dissipata invece dal sistema di isolamento attraverso cicli di elevate deformazioni per traslazione orizzontale. In alcuni casi, quali strutture molto rigide, una attenta progettazione può portare a riduzioni anche di un ordine di grandezza delle sollecitazioni agenti sulle sezioni resistenti e, soprattutto, al sostanziale annullamento degli spostamenti relativi negli elementi primari. Un vantaggio che ne consegue è dunque la forte limitazione dei danni, anche a seguito di eventi sismici rilevanti. In definitiva, la risposta dinamica di una struttura sismicamente isolata è caratterizzata da una forte riduzione tanto dello spostamento interpiano quanto delle accelerazioni sismiche e appare di per sé estremamente efficace per costruzioni di importanza strategica per la protezione civile, la cui operatività ed integrità è incastrato alla base ed uno isolato è schematicamente rappresentato in figura.
Confronto della risposta di un edificio incastrato a lla base ed uno isolato
Rispetto alle proprietà dinamiche di strutture convenzionali in c.a., quelle i solate alla base sono caratterizzate da un aumento considerevole del periodo proprio, che è traslato dai valori spettrali tipici del terremoto terr emoto di progetto a campi cui corrisponde un minore contenuto energetico e da un aumento della capacità di dissipazione. Con verso, cioè, parti dello il basso. Spettro di risposta elastico
e l a r t t e p s e n o i z a r e l e c c A
incremento del periodo incremento della capacità di dissipazione
Periodo
Variazione dello spettro spettro per struttura tradizionale e struttura struttura isolata
Nel caso di un fabbricato già realizzato con tecniche tradizionali la sua trasformazione in un fabbricato 1. una elevata rigidezza; 2. una buona regolarità planimetrica; 3. la possibilità di inserimento degli isolatori senza penalizzarne la funzionalità. Riguardo alle modalità realizzative gli isolatori sono realizzati con strati alterni di una mescola a base di gomma naturale e piastre di acciaio, collegati tra loro mediante vulcanizzazione
GOMMA PIASTRE DI ACCIAIO
Isolatore in elastomero e acciaio
verticali agenti; una rigidezza orizzontale elevata per piccoli spostamenti, che impedisce i movimenti sotto garantisce il disaccoppiamento del moto tra struttura e terreno per eventi sismici rilevanti; capacità di dissipare energia per ridurre gli spostamenti orizzontali; un comportamento prevalentemente elastico, che assicura il Le proprietà meccaniche, con riferimento ad un isolatore con gomma a mescola morbida, G=0.4kN/mm, sono illustrate nella figura successiva.
Caratteristiche meccaniche degli isolatori tipo HDRB prodotti in Italia
