Il recupero del patrimonio edilizio esistente rappresenta un tema cruciale su cui gli operatori della filiera dell’edilizia stanno concentrando una crescente attenzione, dal risanamento di travi in legno a interventi strutturali sugli edifici. Alle ragioni di convenienza economica, va aggiunta inoltre una rinnovata sensibilità complessiva nei confronti di un impiego più razionale delle risorse, delle prestazioni energetiche e della sicurezza degli edifici. Il consolidamento e rinforzo di elementi lignei mediante l’applicazione di lamine in materiali quali acciaio o composti fibrorinforzati (FRP) necessita di particolare attenzione sia nelle fasi di progetto che di posa in opera.
Considerazioni Preliminari nel Rinforzo Ligneo
Innanzitutto si devono porre in opera sistemi di rinforzo che non inducano col tempo degrado del legno di tipo biologico. L’intervento effettuato deve consentire lo scambio di umidità con l’ambiente esterno, evitando dannosi accumuli di condensa, che può portare ad un rapido degrado biologico dell’elemento ligneo.
Problematiche dei Collegamenti Rigidi e Incollati
Il collegamento rigido con piastre metalliche in direzione trasversale alla direzione di fibratura può essere problematico anche a causa del comportamento igroscopico del legno, venendosi a determinare uno stato di coazione e la fenditura del materiale che non è libero di deformarsi a causa della presenza dell’elemento metallico, che viene a configurarsi come un vincolo rigido.
Per solidarizzare il materiale di rinforzo (piastre metalliche o FRP) al legno si possono adottare connessioni metalliche o connessioni incollate (in genere mediante utilizzo di adesivi a base epossidica). Si deve però tener conto che è difficile ottenere una buona aderenza tra piastre d’acciaio lisce e la colla (si legga: Johansson, »Barre d’acciaio incollate«, Manuale del legno strutturale, volume 2, Mancosu Editore) e che in generale possono insorgere tensioni di trazione perpendicolari alla linea di colla, i cui valori possono attingere livelli tali da provocare il distacco prematuro della lamina.
Normativa e Valutazione Diagnostica
Per quanto riguarda la valutazione delle caratteristiche meccaniche di elementi in opera si può far riferimento in particolare alla norma UNI 11119:2004. Questa norma, intitolata "Beni culturali - Manufatti lignei - Strutture portanti degli edifici - Ispezione in situ per la diagnosi degli elementi in opera", stabilisce procedure e requisiti per la diagnosi dello stato di conservazione e la stima della resistenza e della rigidezza di elementi lignei in opera nelle strutture portanti di edifici compresi nell’ambito dei beni culturali, attraverso l’esecuzione di ispezioni in situ e l’impiego di tecniche e metodologie di prova non distruttive.
Leggi anche: Normative sul rinforzo delle travi in legno
Tale norma precisa le deroghe ammissibili allo scopo di rendere applicabile agli elementi strutturali lignei in opera il metodo della classificazione secondo la resistenza, anche quando le condizioni operative sono significativamente diverse da quelle riscontrabili nella normale classificazione dei segati a piè d'opera. Ad esempio la UNI 11035 (parti 1 e 2) descrive una metodologia di classificazione applicabile anche a elementi strutturali in opera, purché siano soddisfatte tuttavia una serie di condizioni che non sempre è possibile riscontrare (in particolare la visibilità e accessibilità dell'elemento devono essere estese ad almeno 3 lati e ad una delle due testate).
Per quanto riguarda i profili resistenti degli elementi strutturali di legno si deve far riferimento alle norme UNI EN 338, UNI 11035 e UNI 11119, alle quali si rimanda per approfondimenti.
Calcolo delle Strutture Rinforzate
Si può quindi procedere al calcolo con le regole di calcolo per le strutture composte a connessione cedevole (si veda l’appendice B dell’Eurocodice 5), ipotizzando per entrambi i materiali un comportamento elastico-lineare. Per le connessioni, si considerano valori Kser proposti dall’eurocodice (tali valori possono essere calcolati moltiplicando per 2 il valore di Kser per connessioni legno-legno) e valori presenti in letteratura, come quelli proposti da Gelfi e Giuliani (si veda in bibliografia) al riguardo di pioli infissi a secco nel legno e saldati al piatto metallico.
Rinforzo Strutturale con Funi d'Acciaio Presollecitate
L’articolo descrive una tecnica di rinforzo strutturale di travi lignee mediante l’impiego di funi in acciaio, evidenziandone principi statici, modalità di posa e vantaggi in termini di incremento di capacità portante. Il contributo è di natura tecnico-applicativa e si rivolge a progettisti impegnati nel recupero e consolidamento di edifici esistenti, in particolare storici. Questo metodo è illustrato attraverso dettagli costruttivi e varianti del sistema per il consolidamento delle travi in legno mediante l'uso di funi di acciaio presollecitate.
Componenti e Funzionamento del Sistema
Le funi sono poste ai lati della trave e ancorate alle teste, esternamente agli appoggi, mediante fasce d’acciaio bullonate. Nella mezzeria della trave è situato un supporto d’acciaio, costituente il puntone, che ha il compito di produrre un’azione verso l’alto nella fase della tesatura dei tenditori, o all’atto dell’applicazione dei carichi. Il puntone d’acciaio è fornito di due pulegge che servono per far scorrere la fune durante qualsiasi variazione di carico.
Leggi anche: Progettazione rinforzo solai in legno
Il vantaggio di questo metodo di rinforzo sta nella semplicità di esecuzione. Un particolare dell’ancoraggio di testata è rappresentato dalla figura.
Varianti e Ancoraggi Specifici
Esistono varianti allo schema principale, come il rinforzo con due puntoni intermedi. Questo sistema ha carattere prettamente provvisionale per la messa in sicurezza delle strutture, soprattutto quando una trave molto deformata ha già manifestato chiaramente la sua propensione ad un collasso imminente.
Per l'ancoraggio alla muratura con perforazioni armate, si ricorre alla perforazione inclinata dei muri portanti vicino agli appoggi e all’inserimento di barre d’acciaio filettate in fori saturati con idonei leganti di densità tale da evitare la percolazione e caratterizzati da un tempo rapido di presa. Questa soluzione permette di operare senza smontaggio del solaio, o con lo smontaggio di una minima parte di orditura secondaria in prossimità del contorno del solaio, per permettere di eseguire con maggiore libertà le perforazioni che, altrimenti, sarebbero confinate in un minimo spazio sotto di esso.
Restauro e rinforzo di una Badia XI sec restauro solaio in legno
Nei puntoni intermedi, per semplificare o in presenza di limitate sollecitazioni, le pulegge potranno essere sostituite da anelli nei quali far passare le funi.
Un'altra configurazione permette lo sfruttamento delle proprietà meccaniche residue della trave, garantendo ulteriore efficacia al sistema di rinforzo, che oltre a possedere il carattere di provvisorietà e di immediatezza di esecuzione.
Leggi anche: Progettazione e metodi innovativi per solai in legno
L’ancoraggio dei tiranti è costituito da un sostegno d’acciaio in corrispondenza dell’appoggio e dai puntoni intermedi.
Il contenuto di questa sezione è stato estratto dal Libro “CONSOLIDAMENTO DELLE STRUTTURE LIGNEE CON L’ACCIAIO” di Massimo Mariani.