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.
Mentre qualche decennio fa si procedeva direttamente alla sostituzione della trave stessa, oggi, quando è possibile, si preferisce intervenire con un’operazione di rinforzo della stessa, specialmente nei casi in cui si abbia a che fare con strutture antiche e di pregio. Rinforzare una trave è quasi sempre una necessità, spesso per risolvere un problema strutturale o per aggiungere un tassello al quadro della prevenzione, soprattutto in prospettiva antisismica.
Perché Rinforzare le Travi in Legno?
Le motivazioni che rendono necessario un intervento di rinforzo delle travi sono molteplici e variano in base allo stato dell'elemento e al contesto specifico:
- Usura: Il fisiologico trascorrere del tempo può compromettere l’integrità di alcuni elementi, travi incluse. Questa dinamica riguarda soprattutto i materiali meno durevoli, come il legno.
- Aumento dei carichi: Innalzamenti e modificazioni simili richiedono un intervento di rinforzo delle travi. Ad esempio, le travi possono essere verificate considerando un affollamento significativo, tipico di luoghi aperti al pubblico con un elevato numero di persone presenti contemporaneamente quindi un sovraccarico variabile prescritto da normativa pari a 400 kg/mq.
- Rinforzo antisismico: Le travi possono essere rinforzate in una prospettiva preventiva, ovvero per ridurre i danni causati da un eventuale terremoto.
- Lesioni: Eventi di varia natura, non ultimo i sismi, possono causare lesioni alle travi.
Metodi di Consolidamento per Travi in Legno
Gli interventi di rinforzo delle travi fanno riferimento ad approcci variegati. Le travi in legno si prestano a svariati interventi di rinforzo, che devono essere adottati in base all’effettivo stato dell’elemento e al materiale di cui è composto. Per sapere se le travi della tua casa possono essere salvate con un’opera di consolidamento, è fondamentale contattare un tecnico specializzato in questo tipo di interventi.
Soluzioni Comuni:
- Consolidamento con resine: In commercio esistono delle resine specifiche per questo tipo di interventi. L'applicazione di resina epossidica si tratta di una soluzione rapida e poco invasiva.
- Cerchiatura con elementi in acciaio: La cerchiatura delle travi in legno è un altro intervento che può essere messo in atto per la consolidazione delle stesse. Questa operazione avviene per mezzo di fascette di acciaio che servono per rendere più solida la struttura della trave, eliminando eventuali fessure. Anche in questo caso, la cerchiatura può essere effettuata in concomitanza con altri interventi, come l’applicazione di resine epossidiche.
- Aggiunta di piastre di acciaio: Una soluzione consiste nell’installazione di piastre in acciaio allo scopo di aumentare la sezione della trave.
Rinforzo con Fibre di Carbonio (FRP): La Soluzione Innovativa
Il carbonio è un materiale particolarmente indicato per il rinforzo delle travi in legno. Anche le travi in legno possono essere rinforzate con l’applicazione di FRP (Fiber Reinforced Polymer), come i sistemi offerti da aziende specializzate come FIBRE NET. Questi possono essere considerati dei materiali compositi, frutto di un mix tra matrici polimeriche e fibre di carbonio/vetro.
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Per questo scopo, solitamente, vengono impiegate delle lamelle in carbonio immerse in una matrice polimerica. Queste lamelle offrono prestazioni superiori a quelle dell’acciaio impiegato per questo tipo di interventi e possono essere applicate sia su travi primarie che secondarie. Inoltre, i tempi del lavoro si accorciano notevolmente.
Il rinforzo in FRP viene in genere applicato nei punti di debolezza della trave, ovvero in quelle porzioni in cui la capacità di resistenza è surclassata dalle forze che la sollecitano. Ovviamente, prima di procedere con l’applicazione delle FRP è necessario “ripulire” la trave, ovvero rimuovere le parti ammalorate.
Posa FRP sistema BETONTEX
Caso Studio: Il Consolidamento delle Travi Lignee di Palazzo Visconti con CFRP
Un esempio significativo dell'applicazione dei materiali compositi per il rinforzo di strutture lignee si trova nel recupero del Palazzo Visconti. Di origine quattrocentesca, il Palazzo Visconti risale al periodo in cui la villa era ancora intesa come residenza abitativa e pertanto presenta la classica pianta a corte chiusa propria delle costruzioni castellane.
Antiche, anche Palazzo Visconti in questi anni sta subendo delicati interventi di manutenzione al fine di implementarne l’utilizzo turistico. Le travi sono costituite da elementi in legno massiccio, di larice, hanno sezione rettangolare di dimensione 27x55 cm e luce pari a 8,82 m posizionate con interasse di circa 2,58 m.
Per la verifica si è presa una sezione tipo avente dimensioni 270x550 mm, mentre per lo schema statico si è considerata una trave semplicemente appoggiata con carico uniforme distribuito. Vista l’analisi eseguita in precedenza sul materiale, è stato preso un Livello di conoscenza della struttura pari a LC2 con F.C. I risultati non sono stati soddisfacenti in termini di verifica degli elementi esistenti, evidenziando uno sfruttamento a flessione che raggiungeva un valore pari a 141%.
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Vista la necessità di mantenere l’iniziale aspetto estetico e geometrico si è scelto, come possibile soluzione di rinforzo, l’applicazione di elementi pultrusi in fibra di carbonio performanti, noti per coniugare doti di leggerezza a resistenza a flessione.
Approccio Progettuale e Normativa
Per quanto riguarda l’approccio alla progettazione con materiali compositi su strutture in legno, si è utilizzato il ben noto documento tecnico CNR-DT 201/2005 ovvero “Studi preliminari finalizzati alla redazione di Istruzioni per interventi di consolidamento statico di strutture lignee mediante l’utilizzo di compositi fibro rinforzati” che offre tutte le soluzioni con le relative combinazioni di calcolo.
In considerazione della necessità di conservare elementi di elevato valore storico-artistico è stata scelta una soluzione di rinforzo che non alteri l’aspetto estetico delle travi; si è intervenuti a flessione attraverso il posizionamento di due leggerissime lamine in fibra di carbonio all’interno della trave incidendo preventivamente sul lato la stessa.
Fasi dell'Intervento e Benefici
Le travi, che si presentavano leggermente deformate, sono state oggetto di inserimento degli elementi in CFRP solo dopo averle scaricato i solai dai carichi agenti; tale passaggio è certamente un aspetto importante in quanto i compositi sono rinforzi di tipo passivo che si attivano a struttura nuovamente caricata. Dopo aver lasciato per circa una settimana il solaio senza il suo secolare carico, si è notato - al momento dell’intervento di rinforzo - un leggero recupero della deformazione verticale quantificabile in qualche millimetro in mezzeria. In questo modo l’efficacia ma soprattutto la prestazione dei compositi è stata migliorata notevolmente.
L’intervento è stato eseguito su un ponteggio fisso posizionato dall’impresa generale, tale soluzione ha dato la possibilità di lavorare in sicurezza e con ampio margine di manovra da parte di 3 operai specializzati coordinati da un preposto.
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Per motivi organizzativi si è iniziato con le fresature di tutte le n°6 travi posizionando una guida in alluminio e successivamente utilizzando flessibili sempre più profondi. Poiché la lamina preformata ha una larghezza pari a 60 mm si è utilizzata una fresa con un disco che incidesse per circa 70 mm all’interno della trave. Con un compressore si è pulita l’intera tasca così creata da polvere e materiali di risulta. Si è inserita la lamina fino in profondità in modo tale da non lasciare superfici di contatto senza resina.
Terminato il taglio delle lamine, che è avvenuto in una sola giornata, in quella successiva si è proceduto con l’esecuzione di fori di diametro 12 mm nel legno per l’inserimento delle barre in CFRP come rinforzo al taglio.
Alla fine si può concludere che 3+1 operai hanno eseguito il lavoro in 7 giorni lavorativi comprensivi di allestimento e pulizia cantiere. Come si può evincere, tempi e costi di questo intervento con materiali compositi si rivelano decisamente più contenuti se paragonati a quelli che prevedono l’utilizzo dell’acciaio.
Importanza della Scelta dei Materiali e dell'Esperienza
Sul mercato sono disponibili una gran varietà di prodotti, sia a livello di composti fibrorinforzati che di resine. Non è quindi possibile fornire una risposta univoca al problema di quale resina scegliere o se applicare un primer, poiché la soluzione ideale dipende da test di caratterizzazione meccanica specifici e dalle condizioni del travetto. Tali interventi vantano una certa complessità, sottolineando l'importanza di una progettazione accurata e l'impiego di personale specializzato.