Il progetto di risanamento in zona sismica

Materiali e tecniche

Quella del risanare e ricostruire le antiche murature danneggiate dagli eventi sismici è una operazione che va al di là del semplice atto tecnico. Essa coinvolge una molteplicità di condizioni che occorre affrontare prima di avventurarsi in interventi affrettati e generici che potrebbero rivelarsi inutili o, addirittura, dannosi. Occorre conoscere le regole dell’arte muraria, le caratteristiche dei vari tipi di murature tradizionali a cui corrispondono diverse prestazioni meccaniche, le loro condizioni di manutenzione e gli effetti su di esse prodotti dalle azioni sismiche come acceleratori del degrado.

Per una scelta di intervento ragionata
Alla base della nostra idea di progetto sta la convinzione che sulle fabbriche da risanare si debba intervenire secondo un’ottica manutentiva e con l’applicazione delle buone regole del costruire aderenti alla morfologia, ai materiali e alle tecniche costruttive che le hanno conformate. Per questo è necessario sviluppare una conoscenza approfondita dell’organismo edilizio in esame, della sua storia, degli eventuali difetti congeniti, di vetustà e di quelli procurati da cause esterne e quindi operare di conseguenza con l’intenzione di ripristinare e, possibilmente, migliorare la sua funzionalità statica, senza forzare o annullare le sue capacità prestazionali originarie con interventi invasivi da un lato o strutture sostitutive di diversa natura dall’altro. Cosicché una struttura voltata dovrà continuare a svolgere la sua funzione statica e non solo estetica, un solaio ligneo mantenere la sua elasticità e leggerezza, un muro di pietra trasmettere a terra il peso della fabbrica e non solo fare da paramento faccia a vista. Con la stessa ottica manutentiva e per le stesse ragioni sopra espresse, va considerata la possibilità di miglioramento delle condizioni di vulnerabilità, commisurando l’innesto di protesi e presidi nel corpo della fabbrica a un ragionevole grado di sicurezza ottenibile, senza eccesso di artifici tecnologici, commistione di materiali e “accanimento terapeutico.”

Giovanni Marucci Si laurea in Architettura a Roma, nel 1974 con Ludovico Quaroni. Vive e lavora a Camerino. Nella città marchigiana, fonda e dirige il Seminario di Architettura e Cultura Urbana, promosso da Archeoclub d’Italia, Consiglio Nazionale degli Architetti, Pianificatori, Paesaggisti e Conservatori, dall’Università degli Studi di Camerino. Scrive numerosi saggi per riviste specializzate e cura diversi volumi fra cui: I centri storici. Esperienze di recupero e modelli di sviluppo (Camerino 1992); Il progetto dell’esistente (Roma 1993); La città bella (Milano 1994); I limiti della città. Il borgo e la metropoli (Milano 1995); Il territorio delle città (Milano 1995); Costruire e ricostruire (Roma 1999). Suoi sono i volumi: Il linguaggio dell’architettura rurale (Camerino 1996); Storie di ruderi dimenticati (Camerino 1996). Nel 1996 riceve a Lerici il Premio UID (Unione Italiana per il Disegno). Nel 2000 fonda e tuttora dirige la rivista Architettura Città.

Altro è l’ampliamento di una fabbrica, la sua ricostruzione o l’addizione sulle sue membrature superstiti ormai esauste e da conservare come reperti, interventi che, viceversa, potranno essere messi in evidenza e come tali sviluppare una loro logica costruttiva compatibile, ma senza mimetismi, in grado di dialogare architettonicamente con le preesistenze.
Da quanto premesso consegue che non esistono modi di operare buoni per ogni evenienza: ogni intervento di risanamento strutturale deve partire dalla accurata ricerca e individuazione delle cause perturbatrici che hanno procurato il danno e procedere preliminarmente alla loro rimozione. Strutture murarie fatiscenti sono quelle che hanno superato il loro limite prestazionale, pur conservando ancora qualche resistenza residua in virtù della loro duttilità. Lo stato di fatiscenza si manifesta con dissesti e lesioni di carattere fessurativo e deformativo separatamente o più spesso insieme combinate, così come abbiamo esaminato nel precedente capitolo, e avviene allorché in uno o più punti della compagine muraria si concentrano carichi tali da superare quelli di sicurezza ammissibili per il proprio campo elastico. Tale alterazione dell’equilibrio statico originario può essere indotta da cause naturali o procurata da interventi di ristrutturazione e addizione edilizia svolti senza l’attenzione dovuta.

G. Marucci, Risanamento e ricostruzione dell’eremo di San Benedetto a Sellano (PG). Ampie zone di muro sono state ricostruite con i conci di recupero e malta di calce idraulica. Le murature superstiti sono state risanate con la tecnica scuci e cuci e il frequente inserimento di diatoni.

Il nostro compito è di ripristinare l’efficienza statica e di garantire la conservazione delle strutture murarie, di ricondurle, quindi, a un regimedi lavoro che è a esse più congeniale; per questo è di fondamentale importanza che ogni loro membratura sia solidale nella distribuzione delle tensioni e che le f
orze agenti siano uniformemente ripartite.
Ogni intervento invasivo dell’assetto strutturale originario e che non si preoccupi di rimuovere preliminarmente le cause del dissesto risulterà dannoso o, quanto meno, inutile. Quindi, le argomentazioni di natura conoscitiva, trattate nei precedenti capitoli, sono parte integrante e sostanziale del progetto di risanamento.

I muri in elevazione
Il primo e più evidente danno ai muri in elevazione è quello procurato da forze agenti su piani orizzontali, non potendo contare, gli stessi, che sulla loro resistenza per attrito e su quella opposta dai vincoli.
I muri lesionati per tali cause, ovvero che non presentano sufficiente grado di coesione per disgregazione della malta, inadeguata forma e dimensione dei conci, cattiva disposizione dell’apparecchio murario, possono essere consolidati mediante opere in sostruzione, facendo frequente uso di diatoni e ortostati. Tali opere assumono particolare importanza nel migliorare la solidarietà fra murature contigue, in corrispondenza delle intersezioni murarie, dei capichiave e dei vincoli in genere, nella chiusura di vuoti, nicchie e cavità che costituiscono elementi di potenziale vulnerabilità strutturale. Le opere in sostruzione, dette anche a scuci e cuci quando consistono nel disfare e rifare progressivamente piccole porzioni di muro, andranno eseguite con conci di pietra analoghi ai preesistenti, se gli stessi hanno buona consistenza, forma e dimensioni adeguate e, in particolare, se le opere riguardano paramenti di facciate a vista di pregio da conservare; viceversa, su murature costituite da conci sbozzati di forma e dimensioni inadeguate, disposti in modo incerto, a file irregolari o con largo impiego di malta è preferibile l’uso di mattoni pieni al fine di migliorare le qualità meccaniche, la coesione e l’ingranamento col muro preesistente.
Analogo criterio dovrà seguirsi nei casi di ricostruzioni più corpose, valutando l’opportunità di eseguire murature con facciate a vista ovvero protette da intonaco. Tale opzione sarà da mettere in relazione alla qualità del muro superstite, all’importanza dell’opera, dei suoi caratteri storici e architettonici. Le murature da intonacare, ricostruite con il materiale lapideo di recupero a conci sbozzati, andranno listate con file di mattoni pieni poste a intervalli regolari, al fine di migliorare le loro qualità meccaniche. In ogni caso le nuove murature dovranno essere ben ammorsate alle preesistenti e avranno i fronti su piani leggermente arretrati rispetto a quest’ultime, in modo da distinguerle da esse.
Salvo casi particolari è preferibile fare uso di malta a base di calce idraulica con componenti analoghi a quelli originari, in modo da limitare rigidezze, tensioni e risposte prestazionali differenziate all’interno del muro. Sarà inoltre necessario bagnare costantemente il cavo in cui si opera, al fine di rallentare la presa e quindi limitare il ritiro della malta, aggiungendo, se occorre, latte di calce iniettata per gravità in corrispondenza delle zone di sutura con il muro preesistente.

a1. tiranti in ferro battuto o trafilato a barre di sezione rettangolare, ribattute e chiodate, con capochiave a paletto, a X e a Y, tesi con cunei a contrasto. a2. tiranti in barre di acciaio a sezione tonda filettati alle estremità. b. Collegamento trave-muro e semicordolo perimetrale realizzato con profilato di acciaio a L, ancorato al muro con barre in metallo antiruggine cementate entro perfori e alla trave con viti mordenti. c. Collegamento realizzato come al punto b) ma con ulteriori funzioni di rinforzo delle travi e di irrigidimento dell’impalcato.

La pratica di iniettare malta liquida all’interno dei muri, non sempre condivisibile, può essere utile nei casi in cui gli stessi siano soggetti a schiacciamento, quindi nelle zone basamentali e avendo cura che i coli colmino tutti gli interstizi lentamente, senza eccessiva pressione e dopo aver rinzaffato i paramenti per impedire la fuoriuscita della malta.
Tale pratica dovrà essere preceduta da opere di cerchiatura e di tirantatura avvalendosi di protesi metalliche, al fine di consentire la collaborazione di tutte le fibre della sezione resistente, anche di quelle più esterne, soggette a esfoliazione o espulsione.
Quando la pressoflessione, che solitamente si associa allo schiacciamento, prevale è sconsigliabile eseguire coli di calce, al fine di non accelerare, con sollecitazioni aggiuntive dall’interno, la spinta dei paramenti murari fuori dal loro piano; in particolare quando il processo è già avviato ed evidenziato da vistose sacche interne incoerenti, rigonfiamenti e fuori piombo. In tal caso, ove possibile, è da preferirsi la ricostruzione muraria e l’inserimento dei diatoni, non prima di aver mitigato le eventuali cause esterne di inflessione.

I piani e le coperture
Solai di piano, tetti, scale e impalcati negli organismi edilizi preindustriali di tipo corrente sono solitamente costituiti da strutture lignee le cui caratteristiche sono leggerezza, facilità di manutenzione e di sostituzione di parti ammalorate; qualità da non vanificare con interventi di consolidamento troppo invasivi e irreversibili.
Un valido miglioramento dei vincoli alle sollecitazioni sui piani orizzontali può essere messo in atto mediante un più stretto collegamento fra impalcati e strutture in elevazione.
Il sistema più usato e, ancor oggi, più efficace è quello di inserire tiranti metallici all’intradosso dei piani, possibilmente in vista per poter essere registrati e controllati, ancorati a capichiave, posti sui paramenti esterni dei muri perimetrali. L’ancoraggio delle travi ai muri può avvenire mediante staffe metalliche applicate alle teste o con profilati che percorrono l’intero perimetro murario, fungendo così anche da cordolo continuo. Gli stessi profilati, affiancati alle travi, possono costituire anche un valido rinforzo delle stesse, nonché un irrigidimento dell’intera orditura lignea. Un buon irrigidimento
degli impalcati si ottiene fissando alle travi un doppio tavol
ato incrociato.
L’ancoraggio ai muri, soprattutto in corrispondenza dei solai di copertura, può avvenire mediante l’interposizione di un
cordolo ligneo continuo che, oltre alla funzione di dormiente ripartitore dei carichi verticali, assolva anche al compito di
collegare per mezzo di staffe e chiodature travi e muri.
Tale cordolo ligneo può essere sostituito da un telaio in profilati di acciaio laddove non sia possibile garantire al legno un’adeguata ventilazione, ovvero siano richieste particolari condizioni estetiche, dimensionali, di collegamento ai nodi e di irrigidimento non altrimenti ottenibile sui piani dei solai.

Esempio di irrigidimento del piano di copertura in un progetto di risanamento strutturale (G. Marucci, collaboratori: P. Foglia, G. Salvucci). Particolare assonometrico del sistema. L’intervento comprende lo smantellamento e la sostituzione della preesistente soletta in c.a., che gravava sulla sottostante struttura lignea e sui muri sommitali, con un sistema più leggero costituito da: 1. Sostituzione degli arcarecci, da ancorare con gattelli e viti mordenti alle preesistenti capriate lignee consolidate 2. Orditura secondaria costituita da travicelli a sezione quadrata 8×8 cm 3. Impalcato di tavole in legno maschiate 4. Secondo impalcato di tavole maschiate, disposto a 45° rispetto al sottostante 5. Listelli in legno di supporto alle lastre ondulate 6. Impermeabilizzazione costituita da lastre catramate ondulate, a giunti sovrapposti, fissate ai listelli con viti e flange 7. Manto di coppi fissato con ganci in rame.

Nel caso di strutture voltate spingenti sarà opportuno disporre i tiranti nel punto in cui agiscono le risultanti di spinta e ricorrere ad artifici diversi soltanto nei casi di impossibilità di applicare tale regola. Secondo le intenzioni progettuali precedentemente dichiarate, ove possibile, andrà ripristinata la funzionalità statica delle volte fessurate o deformate, rimuovendo le cause del dissesto e limitando l’inserimento di strutture collaboranti o sostitutive soltanto ai casi di
estrema necessità.
Occorre sottolineare come la connessione muro – solaio introduce un sufficiente grado di rigidezza strutturale in grado di rispondere efficacemente al moto di ribaltamento impresso ai muri dal movimento sismico ondulatorio, rigidezza che può essere migliorata da controventature ed elementi atti a rendere solidale il tavolato degli orizzontamenti, ma che non può e non deve impedire una certa loro deformabilità.
L’indeformabilità (teorica) dei piani è richiesta soltanto negli edifici a struttura intelaiata o a pannelli portanti; viceversa, l’innesto di corpi troppo rigidi, quali il calcestruzzo armato, sulle murature tradizionali può produrre su di esse effetti devastanti, specialmente se le stesse hanno scarsa qualità meccanica.
Con gli incatenamenti descritti si possono prevenire i rischi di ribaltamento dei muri derivanti da eventi sismici di bassa e media entità. Tali presidi, comunque, sono fondamentali anche per fenomeni di maggiore gravità; in tal caso i danni alle murature si possono manifestare con lesioni e dislocazioni murarie anche rilevanti, senza per questo addivenire a cedimenti simultanei e improvvisi solo se si è provveduto a evitare la prima modalità di danno.
Sotto l’azione di terremoti di particolare intensità e durata, dopo le iniziali e progressive fratture murarie, è importante poter contare su un lungo periodo di deformabilità strutturale prima che avvenga il collasso, per consentire, nel frattempo, di raggiungere i luoghi sicuri.

Posa in opera di cordolo sommitale realizzato con profilati piatti d’acciaio saldati a traliccio.

Dalla collaborazione della Di Baio Editore con il SACU (Seminario di Architettura e Cultura Urbana) sono in corso alcune iniziative, tra cui la pubblicazione della rivista Architettura e Città, all’interno della collana ARGOMENTI DI ARCHITETTURA, che contiene i testi dei più importanti e qualificati ricercatori e professionisti nazionali e internazionali che hanno partecipato al seminario annuale. In alto, la copertina della rivista n. 4/2009 dal titolo: LA CITTÀ CONTINUA

Svuotamento di piani voltati. Dopo la pulitura e il rinzaffo delle volte verrà costruita una cappa di calce con soprastante riempimento alleggerito costituito da conglomerato di calce idraulica con aggregati pomice, argilla espansa o analoghi e quindi ripristinato il piano di posa del pavimento.	Consolidamento delle volte, ricostruzione dei frenelli e dei muri. I muri paralleli alla generatrice delle volte verranno tirantati. I tiranti saranno posti nei cavedi, entro una guaina di protezione in modo da poter essere registrati, controllati e, all’occorrenza, sostituiti.

Le fondazioni
A eccezione di pochi casi particolari le fondazioni degli edifici in esame sono del tipo continuo, lineare e superficiale.
Su di esse gli interventi di risanamento vanno eseguiti in caso di effettiva necessità, allorché esistono meccanismi già innescati in fase statica, che possono degenerare per effetto di sollecitazioni sismiche.
Le patologie possibili, esaminate nel precedente capitolo, possono ricondursi: – a inefficienza meccanica dell’apparecchio
murario;
– al mutamento delle condizioni di lavoro per aggravio di sollecitazioni statiche o dinamiche;
– a cedimento del terreno.
Spesso le cause del dissesto si presentano fra di esse combinate. fra di esse combina te. Nel primo caso il fenomeno è assimilabile a quello dei muri in elevazione e quindi può richiedere lo stesso trattamento, avendo cura di preservare le strutture da umidità, infiltrazioni e processi di erosione.
Il secondo caso può essere determinato da ristrutturazioni della fabbrica, ampliamenti e sopraelevazioni. La cosa migliore, in tal caso, sarebbe di riportare le strutture alle condizioni di lavoro originarie e, ove non sia possibile, a condizioni di lavoro accettabili, mediante opere atte a distribuire equamen te i carichi trasmessi su tutta la sezione
orizzontale, cercando di alleggerire le zone critiche. Infine, con giudizio e circospezione, valutata la effettiva necessità, l’intervento possibile è di allargare la base fondale, soprattutto verso l’esterno della fabbrica, per aumentarne la superficie di appoggio.
Tale ‘scarpa’ può rivelarsi un utile presidio contro i meccanismi di traslazione o rotazione dei muri verso l’esterno per effetto sismico.
Il terzo caso sconsiglia qualsiasi opera di superficie e richiede esami geognostici particolarmente accurati per stabilire le cause e l’entità dei fenomeni. Solo a seguito di risultanze analitiche certe può configurarsi l’intervento di risanamento
possibile, compatibilmente alla geomorfologia del luogo e all’importanza della fabbrica in esame.
Le operazioni di sostruzione vanno sempre eseguite con particolare attenzione, per piccoli tratti e senza modificare le condizioni di trasmissione dei carichi al terreno con scavi eccessivi a ridosso dei muri e, soprattutto, al di sotto del loro piano di imposta.

Giovanni Marucci