Il consolidamento e il rinforzo di strutture lignee storiche o esistenti rappresenta una delle sfide più complesse nel campo del recupero edilizio. 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. Questo contributo è di natura tecnico-applicativa e si rivolge a progettisti impegnati nel recupero e consolidamento di edifici esistenti, in particolare storici.
Una delle soluzioni più efficaci e diffuse per aumentare la capacità portante di una trave inflesa senza aumentarne la sezione lignea è l'applicazione di un sistema di presollecitazione esterno, comunemente noto come trave con sottocatena o trave armata.
Principio statico e dettagli costruttivi del sistema
Il sistema si basa sull'accoppiamento del legno con elementi in acciaio tesi e compressi. La trave di legno viene equipaggiata con un tirante in acciaio e uno o più elementi verticali di contrasto. Secondo la definizione classica, la trave armata è una trave di legno o d’acciaio alla quale è applicato un tirante generalmente in tondino d’acciaio e uno o più contraffissi i quali, facendo da contrasto tra tirante e trave, sostengono quest’ultima in uno o più punti, rendendola atta a sostenere carichi maggiori. In questa configurazione, la trave è soggetta a pressoflessione e taglio, il tirante a trazione e il contraffisso a pressione.
Nello specifico del metodo analizzato, si prevede la descrizione di un metodo per il consolidamento delle travi in legno mediante l'uso di funi di acciaio presollecitate, illustrato attraverso dettagli costruttivi e varianti 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 svolge un ruolo cruciale nella trasmissione degli sforzi e nella regolazione della tensione. Il puntone d’acciaio è fornito di due pulegge che servono per far scorrere la fune durante qualsiasi variazione di carico. Questo accorgimento tecnico riduce gli attriti e permette una distribuzione omogenea della sollecitazione lungo tutto lo sviluppo della fune metallica.
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Varianti del sistema e soluzioni per la messa in sicurezza
A seconda delle luci da coprire, dei carichi di progetto e dello stato di conservazione della trave lignea originale, il sistema può essere adattato con diverse varianti geometriche e meccaniche:
- Rinforzo con due o più puntoni intermedi: Consente di frazionare la campata in più punti, riducendo ulteriormente il momento flettente massimo sulla trave in legno. Nei puntoni intermedi, per semplificare o in presenza di limitate sollecitazioni, le pulegge potranno essere sostituite da anelli nei quali far passar le funi.
- Sistemi ad ancoraggio speciale: In molti casi di restauro storico, non è possibile operare direttamente sulle testate della trave. L’ancoraggio dei tiranti è costituito da un sostegno d’acciaio in corrispondenza dell’appoggio e dai puntoni intermedi.
Rinforzo solai di legno - Peter Cox®
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. Nei casi in cui la muratura offra sufficiente garanzia di resistenza, si può optare per un ancoraggio che scarichi le tensioni direttamente sulle pareti portanti. Per questo motivo 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.
Il grande pregio di questo approccio risiede anche nella sua invasività minima sul manufatto storico. All’occorrenza potrebbe essere smontata solo una minima parte di orditura secondaria in prossimità del contorno del solaio e ciò per permettere di eseguire con maggiore libertà le perforazioni che, altrimenti, sarebbero confinate in un minimo spazio sotto di esso. Si configura così una soluzione senza smontaggio del solaio, ottimale per cantieri complessi o in presenza di pavimentazioni di pregio al piano superiore.
Vantaggi della tecnologia e note di cantiere
Il vantaggio di questo metodo di rinforzo sta nella semplicità di esecuzione. Inoltre, l’intervento si caratterizza per la sua reversibilità e per la possibilità di essere costantemente monitorato ed eventualmente ritensionato nel tempo. Il sistema di rinforzo, oltre a possedere il carattere di provvisorietà e di immediatezza di esecuzione, può garantire anche ulteriore efficacia con lo sfruttamento delle proprietà meccaniche residue della trave.
Tabella comparativa: Caratteristiche dei sistemi di rinforzo con sottocatena
| Configurazione Sistema | Elemento di deviazione | Tipo di Ancoraggio | Applicazione principale |
|---|---|---|---|
| Puntone singolo centrale | Pulegge/Carrucole girevoli | Fasce in acciaio su testata trave | Rinforzo definitivo di singole travi inflesse |
| Due o più puntoni | Anelli di scorrimento o pulegge | Fasce in acciaio o piastre terminali | Grandi luci e carichi elevati distribuiti |
| Ancoraggio a muratura | Puntoni/Deviatori di testata | Barre filettate inserite in perforazioni armate | Messa in sicurezza provvisoria ed emergenza collasso |
In sintesi, l'accoppiamento del legno con la tecnologia dei tiranti in acciaio presollecitati rappresenta una risposta moderna, efficiente e rispettosa dei criteri del restauro strutturale per il recupero delle vecchie travature lignee.
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