Home Edilizia Edifici storici, recupero strutturale e livelli di conoscenza: approfondire per progettare meglio

Edifici storici, recupero strutturale e livelli di conoscenza: approfondire per progettare meglio

A un maggiore investimento iniziale per la fase di conoscenza, corrispondono qualità di progettazione sismica e consolidamento strutturale più economici ed efficaci. Vediamo cosa prevedono le norme, la Circolare 21/01/2019 n.7, e le prove da eseguire

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La necessità di proteggere il patrimonio architettonico esistente richiede, prima di tutto, una esauriente conoscenza delle caratteristiche meccaniche delle strutture murarie. Il progetto di miglioramento sismico e consolidamento strutturale deve necessariamente basarsi su un livello di conoscenza approfondita della struttura storica, altrimenti si corre il rischio, già accaduto in passato, di eseguire interventi invasivi e non efficaci per la futura conservazione del bene monumentale.

Leggiamo in dettaglio cosa prevedono le attuali norme tecniche, la Circolare 21/01/2019 n.7, gli obblighi del progettista e le prove da eseguire.

Recupero strutturale edifici storici, quali norme o adempimenti per il progettista?

Spesso le vulnerabilità strutturali e il degrado dei materiali sono nascosti all’interno della struttura e non facilmente visibili. Per questo sono necessarie tecnologie diagnostiche non invasive o semi-invasive per studiare l’edificio storico anche all’interno delle sue strutture, senza danneggiarle.

Le attuali norme tecniche (par. 8.5.4 NTC 2018, par. C8.5.4 della Circolare 21/01/2019 n.7, par. 4.1 DPCM 09/02/2011), in continuità con quelle precedenti, hanno confermato l’obbligo, da parte del progettista, di raggiungere un adeguato livello di conoscenza, che non si limiti soltanto all’esecuzione delle prove diagnostiche ma riguardi anche la ricerca archivistica di progetti e disegni storici da cui dedurre le diverse fasi edificatorie e gli interventi strutturali precedentemente eseguiti.

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«In considerazione delle specifiche modalità di analisi strutturale dei meccanismi di collasso dei manufatti storici in muratura, […] le indagini conoscitive dovranno concentrarsi prevalentemente sull’individuazione della storia del manufatto (specie in relazione agli eventi sismici pregressi), sulla geometria degli elementi strutturali, sulle tecniche costruttive (con riferimento a quelle abitualmente adottate in ciascun contesto territoriale) e sui fenomeni di dissesto e di degrado» (DPCM 09/02/2011).

Analisi termografica delle pareti del Santuario di Santa Maria delle Grazie a Varoni – fraz. di Amatrice (RI)

Quali sono i livelli di conoscenza adeguati per un progettista?

Il par. C8.5.2.1 della Circolare 21/01/2019 n.7 descrive per le murature esistenti tre diversi livelli di indagine da perseguire:
 «indagini limitate, sono generalmente basate su indagini di tipo visivo che, al rilievo geometrico delle superfici esterne degli elementi costruttivi, uniscono saggi che consentano di esaminare, almeno localmente, le caratteristiche della muratura sotto intonaco e nello spessore, caratterizzando così la sezione muraria, il grado di ammorsamento tra pareti ortogonali e le zone di appoggio dei solai, i dispositivi di collegamento e di eliminazione delle spinte;

indagini estese, i rilievi e le indagini in-situ indicati al punto precedente, sono accompagnati da saggi più estesi e diffusi così da ottenere tipizzazioni delle caratteristiche dei materiali e costruttive e una aderenza delle indicazioni fedele alla reale varietà della costruzione;
– oltre a quanto indicato al punto precedente, le indagini sono estese in modo sistematico con il ricorso a saggi che consentano al tecnico di formarsi un’opinione chiara sulla morfologia e qualità delle murature, sul rispetto della regola dell’arte nella disposizione dei materiali, sia in superficie che nello spessore murario, sull’efficacia dell’ammorsamento tra le pareti e dei dispositivi di collegamento e di eliminazione delle spinte, oltre che sulle caratteristiche degli appoggi degli elementi orizzontali».

Rimozione dell’intonaco per verificare la presenza di fasi edificatorie diverse a cui corrispondono murature non ammorsate (Reggia di Venaria Reale)

La normativa pone l’accento sull’importanza di eseguire saggi di rimozione dell’intonaco per valutare, oltre alla tipologia di tessitura muraria, soprattutto il grado di ammorsamento tra le pareti, ai fini di una corretta valutazione delle vulnerabilità sismiche e degli eventuali cinematismi fuori dal piano che potrebbero caratterizzare il comportamento dinamico dell’edificio qualora le sue pareti non siano sufficientemente collegate.

Cos’altro dice la Circolare?

Oltre alle indagini, la Circolare 21/01/2019 n.7 descrive al par. C8.5.3.1 anche i diversi livelli di prove raggiungibili per meglio conoscere le proprietà meccaniche delle strutture murarie esistenti:
– prove limitate, si tratta di indagini non dettagliate e non estese, basate principalmente su esami visivi delle superfici, che prevedono limitati controlli degli elementi costituenti la muratura. Sono previste rimozioni locali dell’intonaco per identificare i materiali di cui è costituito l’edificio; in particolare, avvalendosi anche dell’analisi storico-critica, è possibile suddividere le pareti murarie in aree considerabili come omogenee.

Scopo delle indagini è consentire l’identificazione delle tipologie di muratura alla quale fare riferimento ai fini della determinazione delle proprietà meccaniche; questo prevede il rilievo della tessitura muraria dei paramenti ed una stima della sezione muraria.

Rimozione dell’intonaco per verificare la tipologia della tessitura muraia, la presenza di canne fumarie e arco di scarico (Reggia di Venaria Reale)

– prove estese, si tratta di indagini visive, diffuse e sistematiche, accompagnate da approfondimenti locali. Si prevedono saggi estesi, sia in superficie sia nello spessore murario (anche con endoscopie), mirati alla conoscenza dei materiali e della morfologia interna della muratura, all’individuazione delle zone omogenee per materiali e tessitura muraria, dei dispositivi di collegamento trasversale, oltre che dei fenomeni di degrado.

È inoltre prevista l’esecuzione di analisi delle malte e, se significative, degli elementi costituenti, accompagnate da tecniche diagnostiche non distruttive (penetrometriche, sclerometriche, soniche, termografiche, radar, ecc.) ed eventualmente integrate da tecniche moderatamente distruttive (ad esempio martinetti piatti), finalizzate a classificare in modo più accurato la tipologia muraria e la sua qualità.

Esecuzione della prova con martinetti piatti doppi per la determinazione del modulo elastico e della resistenza a compressione della muratura della chiesa di Sant’Agostino ad Amatrice (RI)

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prove esecutive, in aggiunta alle richieste della categoria precedente, si prevedono prove dirette sui materiali per determinarne i parametri meccanici. Il progettista ne stabilisce tipologia e quantità in base alle esigenze di conoscenza della struttura. Le prove devono essere eseguite o in situ o in laboratorio su elementi indisturbati prelevati in situ; esse possono comprendere, se significative: prove di compressione (ad esempio: su pannelli o tramite martinetti piatti doppi); prove di taglio (ad esempio: compressione e taglio, compressione diagonale, taglio diretto sul giunto), selezionate in relazione alla tipologia muraria e al criterio di resistenza adottato per l’analisi. Le prove devono essere eseguite su tutte le tipologie murarie […]».

Prova di compressione diagonale eseguita su provino in muratura di pietra a secco ricostruito in situ

La normativa prevede tre crescenti livelli di conoscenza (LC1, LC2, LC3) che sono riconducibili ai tre gradi di indagini e prove, da quelle limitate (LC1), a quelle estese (LC2) fino ad arrivare a quelle esaustive (LC3).

Fattori di confidenza secondo la Circolare 21/01/2019 n.7

La normativa tecnica “premia” un livello di conoscenza maggiore con un fattore di confidenza più basso, mediante la seguente formula:

in cui fd è la resistenza di progetto della muratura storica, fm è la resistenza media (o caratteristica) desunta dalla tabella C8.5.I della Circolare 21/01/2019 n.7, gm è il coefficiente parziale di sicurezza della muratura, e FC è il fattore di confidenza.

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Minore è il livello di conoscenza, maggiore sarà il fattore di confidenza che penalizzerà pertanto la stima dei parametri di resistenza della muratura. È pertanto interesse del progettista arrivare ad un livello di conoscenza sufficientemente alto, al fine di non calcolare con resistenze di progetto troppo cautelative che potrebbero non soddisfare le verifiche strutturali.

I diversi livelli di conoscenza e i relativi fattori di confidenza previsti dalla Circolare 21/01/2019 n.7 sono sintetizzati nella seguente tabella:

In merito ai valori di resistenza proposti dalla Circolare 21/01/2019 n.7 nella tabella C8.5.I per diverse tipologie murarie, se il progettista si ferma ad un livello di conoscenza LC1 (corrispondente alla sola esecuzione di saggi di ispezione sull’intonaco per valutare visivamente la tessitura muraria, ma assenza di prove diagnostiche caratterizzanti le proprietà meccaniche) dovrà considerare come resistenze (fm) il valore minimo presente nella suddetta tabella e come moduli elastici i valori medi; se raggiungerà un livello LC2 potrà considerare il valore medio delle resistenze e dei moduli elastici presenti nella tabella; se sarà raggiunto il livello LC3, i risultati sperimentali potranno essere confrontati con l’intervallo di valori presente nella tabella C8.5.I, aggiornandone i valori medi.

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Il livello di conoscenza LC3, che la normativa stessa paragona ad un livello di precisione quasi da disegno esecutivo originale, comporta tuttavia per i beni monumentali l’esecuzione di prove pesantemente invasive in situ e pertanto incompatibili con i requisiti di conservazione. Tuttavia le medesime prove potrebbero essere eseguite in laboratorio su provini confezionati con medesima tessitura muraria e livello di degrado, confezionati in adeguato numero per soddisfare una buona risposta statistica dei risultati sperimentali. Normalmente un livello LC2 rappresenta un buon compromesso tra costi di diagnostica e risultati sperimentali utili a definire un valore attendibile delle principali resistenze meccaniche.

Fattori di confidenza secondo il DPCM 09/02/2011

Il DPCM 09/02/2011 “Valutazione e riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale con riferimento alle norme tecniche per le costruzioni di cui al decreto ministeriale 14 gennaio 2008” suggerisce per i beni monumentali sotto vincolo della Soprintendenza un calcolo differente del fattore di confidenza, il cui valore totale risulta sempre compreso tra 1,35 e 1, secondo la seguente formula a cui fa riferimento la tabella 4.1 della medesima normativa:

L’approccio in questo caso è più focalizzato sul livello di approfondimento delle quattro categorie principali di indagine, ovvero il rilievo geometrico, fasi costruttive, proprietà meccaniche dei materiali, analisi del terreno e delle fondazioni. Per ciascuna categoria sono previsti fino a tre gradi crescenti di conoscenza funzione dei dettagli progettuali eventualmente disponibili e delle prove di approfondimento eseguite.

Tabella 4.1 del DPCM 09/02/2011 – Definizione dei livelli di approfondimento delle indagini sui diversi aspetti della conoscenza e relativi fattori parziali di confidenza.

Conclusioni

All’interno del progetto di restauro strutturale di un edificio storico risulta fondamentale, anche dal punto di vista computazionale, il raggiungimento di un adeguato livello di conoscenza, così come tecnicamente proposto dalle attuali norme tecniche.

Approfondisci con: Messa in sicurezza, miglioramento e adeguamento sismico: differenze

A un maggiore onere economico investito nella iniziale fase di conoscenza, mediante l’esecuzione di prove diagnostiche in situ e/o in laboratorio, corrisponde una progettazione dell’intervento di miglioramento sismico e consolidamento strutturale più economico ed efficace, perché possiede una visione più completa delle criticità strutturali e i calcoli si basano su resistenze meccaniche delle murature più vicine alla realtà.

Viceversa, meno si investe nella conoscenza iniziale, più è alto il rischio di progettare un intervento costoso e invasivo. Con una più precisa valutazione delle resistenze meccaniche si potrebbe, per esempio, evitare l’impiego di interventi inutili, che sarebbero necessari qualora la progettazione si sia fermata ad un livello di conoscenza più basso con valori delle resistenze più cautelativi.

Diagramma costo intervento – approfondimento livello di conoscenza

 


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