Home Bonus Edilizia Interventi Sismabonus 110%: il rinforzo delle strutture voltate con FRCM

Interventi Sismabonus 110%: il rinforzo delle strutture voltate con FRCM

La necessità di rinforzo della volta può derivare sia da problemi statici, sia da eventuali esigenze di adeguamento a nuovi sovraccarichi. Vediamo quali sono le ultime tecniche utilizzabili

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sismabonus rinforzo volte FRCM

L’edilizia storica, per la quale è possibile applicare il recente Sismabonus 110%, è caratterizzata dalla presenza di strutture murarie di differente curvatura e geometria.

Le volte rappresentano infatti una tradizionale soluzione architettonica utilizzata nell’antichità per coprire grandi e piccole luci. Il quadro fessurativo presente su queste strutture è associato alle spinte non sufficientemente contrastate (Fig. 1a) e a valori di trazione eccessivi per parzializzazione della sezione in corrispondenza dell’innesco di cerniere plastiche (Fig. 1b).

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La necessità di perseguire un intervento di rinforzo può derivare sia da problemi statici, sia da eventuali esigenze di adeguamento a nuovi sovraccarichi. In entrambi i casi la metodologia di intervento deve tenere in considerazione anche aspetti legati ad una efficace risposta dinamica della struttura voltata, favorendo i collegamenti perimetrali della stessa e cercando di utilizzare tecniche a peso ed invasività ridotta al fine di rendere la struttura anche resistente ai carichi dinamici.

Fig. 1(a)_lesioni dovute a scarso o assente contrasto della spinta laterale, per mancanza o inefficienza di idonea catena di contrasto (immagine tratte dal web)
Fig.1(b)_cinematismo della struttura voltata dopo la formazione della quarta cerniera plastica (immagine tratte dal web)

In questo contesto esiste una netta divisione tra tecniche di intervento tradizionali, legate prevalentemente all’utilizzo di tiranti per contrastare le spinte e all’applicazione di calotte armate di irrigidimento estradossale, e quelle più recenti basate sull’utilizzo di materiali compositi molto leggeri.

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Applicazione dei sistemi FRCM per il rinforzo delle volte

Sovente il dissesto della volta non è recuperabile solamente con l’introduzione o la sostituzione di un tirante, anche se rappresenta la prima azione necessaria da intraprendere. In molti casi sarà altresì necessario operare un rinforzo generalizzato della superficie voltata per recuperare la continuità della sezione muraria lesionata e migliorare le connessioni della struttura verso il perimetro murario. Quest’ultimo aspetto è indubbiamente fondamentale per migliorare il comportamento scatolare dell’edificio, soprattutto ai fini antisismici.

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La modalità di intervento tradizionalmente comune nel passato era costituita dal getto di una calotta estradossale in cemento armato con rete elettrosaldata e legata alla volta mediante spinotti (Fig. 2a).

Figura 2(a)_rinforzo estradossale con getto di calotta in cemento armato;
Figura 2(b)_rischio di crollo, durante l’azione sismica, delle volte rinforzate con calotte estradossali molto pesanti (spessori oltre 5 cm) la cui eccessiva rigidezza scarica la sottostante sezione muraria rendendola labile per assenza di mutuo contrasto tra i conci

Oltre a rappresentare un intervento molto pesante, nelle zone ad alta sismicità questa tipologia di rinforzo poteva addirittura rappresentare una vulnerabilità, poiché l’inserimento di ulteriori masse sismiche (peso della calotta in c.a.) può generare un aumento delle forze inerziali che sollecitano dinamicamente la struttura.

Inoltre l’eccessiva rigidezza di calotte molto spesse (oltre 5 cm) scarica di fatto la sottostante sezione della volta da ogni peso, in quanto le forze si concentrano sugli elementi maggiormente rigidi (la calotta): le volte si ritrovano sollecitate con bassi valori di carico, perdendo il mutuo contrasto tra i conci che ne garantisce la stabilità (Fig. 2b).

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I nuovi materiali compositi e l’aggiornamento della tecnica

L’introduzione dei nuovi materiali compositi ha permesso di aggiornare la tecnica di rinforzo con impatto massivo nullo, apportando contestualmente un incremento delle resistenze a trazione. Questa nuova metodologia di intervento può sostituire del tutto la tecnica della calotta armata, eseguendo il rinforzo con l’incollaggio puntuale di fasce in fibra di carbonio (FRP), da applicare lungo le direzioni principali di sollecitazione della struttura voltata.

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In alternativa, è altresì possibile rivedere e migliorare in chiave moderna la tecnica della calotta estradossale armata, che se alleggerita con l’utilizzo dei nuovi sistemi compositi ed efficaciemente ancorata al perimetro murario, consente di incrementare la sicurezza statica e sismica della struttura evitando i rischi del passato relativi all’eccessiva rigidezza e pesantezza.

I nuovi sistemi FRCM offrono l’innovazione necessaria, grazie per esempio all’utilizzo di reti a fibra di basalto o fibra di vetro (con spaziatura massima di 30 x 30 mm), rese solidali ad una matrice di malta di soli 15 mm di spessore (Fig. 3). Questi sistemi lavorano in adesione al supporto e le modalità di rottura possono essere molteplici, variando dalla rottura per trazione della rete fino al distacco dal supporto, includendo fenomeni di interazione e scorrimento reciproco tra la rete e la malta.

Fig. 3(a)_rinforzo estradossale diffuso con FRCM realizzato con malta di calce e rete in fibra di vetro, sulle volte di piano del Palazzo del Podestà di Fermo (FM) – immagini per gentile concessione dell’Ing. Stefano Agnetti di Kimia S.p.A.
Fig. 3(b)_focus rinforzo estradossale diffuso con FRCM realizzato con malta di calce e rete in fibra di vetro, sulle volte di piano del Palazzo del Podestà di Fermo (FM) – immagini per gentile concessione dell’Ing. Stefano Agnetti di Kimia S.p.A.

Il medesimo rinforzo della volta potrà essere eseguito anche con l’applicazione di fasce in fibra di acciaio disposte a realizzare una maglia in due direzioni, verticale e orizzontale in modo da ridurre l’invasività dell’intervento. Le elevate resistenze offerte dalle fasce in fibra consentono di creare un reticolo “discreto”, qualora necessario, in sostituzione dell’applicazione di una maglia di rinforzo diffusa (Fig. 4).

Figura 4_rinforzo estradossale localizzato con FRCM realizzato con malta di calce e nastri in fibra di acciaio inox, sulle volte delle ex scuderie di Sant’Apollinare (PG) – immagini per gentile concessione dell’Ing. Stefano Agnetti di Kimia S.p.A.

È consigliato prolungare le fasce o le reti, risvoltandole sull’interno delle murature, realizzando dei sistemi di collegamento e di tenuta contro lo sfilamento del sistema rigido di rinforzo mediante l’ausilio delle corde fioccate o di barre dello stesso materiale della rete inserite per inghisaggio.

In tutti i casi il rinforzo impedisce la formazione della cerniera plastica per gli usuali carichi di esercizio poichè la resistenza a trazione è interamente assorbita dal sistema FRCM. Questi sistemi si distinguono perciò per la loro adattabilità ad ogni superficie e contesto, e rappresentano una valida soluzione soprattutto quando ci sia necessità di non irrigidire eccessivamente la struttura.

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Il dimensionamento dei sistemi FRCM deve avvenire secondo la specifica norma tecnica CNR DT 215/2018 «Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati a Matrice Inorganica».

Così come l’utilizzo deve essere sottoposto a procedure di accettazione, validazione e prove di cantiere come meglio descritto nelle LG CSLP 08/01/2019 «Linee guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice inorganica (FRCM) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti», dove sono descritte anche le procedure di qualificazione per l’emissione delle obbligatore Certificazioni di Valutazione Tecnica (CVT) da parte del produttore, senza le quali i materiali non possono essere utilizzati.

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