Gli elementi strutturali in legno come capriate, solai, volte o catene si presentano spesso in condizioni di forte degrado statico o ammalorati per la presenza di insetti xilofagi o di funghi parassiti. Le stesse variazioni di umidità e temperatura o il contatto con elementi metallici o murari possono essere causa di alterazioni delle caratteristiche meccaniche del legno. In questi casi si interviene al consolidamento dei punti critici, come ad esempio innesti delle capriate nella muratura o collegamenti tra solai in legno e muratura. In alcuni casi il restauro delle vecchie travi del tetto è preferibile alla loro sostituzione, mentre in altre non è possibile. Il contributo descritto si rivolge a progettisti impegnati nel recupero e consolidamento di edifici esistenti, in particolare storici.
La Tecnica del Rinforzo con Funi in 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. È 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 è fornito di due pulegge che servono per far scorrere la fune durante qualsiasi variazione di carico. Il vantaggio di questo metodo di rinforzo sta nella semplicità di esecuzione. Ogni supporto d’acciaio delle funi è progettato per ottimizzare l'efficacia del rinforzo.
Dettagli Costruttivi e Ancoraggi
L’ancoraggio dei tiranti è costituito da un sostegno d’acciaio in corrispondenza dell’appoggio e dai puntoni intermedi. Per l'ancoraggio di testata, si utilizzano soluzioni specifiche per garantire la massima stabilità.
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Questo sistema può presentare varianti. Ad esempio, è possibile realizzare un rinforzo con due puntoni intermedi, aumentando la distribuzione del carico.
Nei puntoni intermedi, per semplificare o in presenza di limitate sollecitazioni, le pulegge potranno essere sostituite da anelli nei quali far passare le funi.
Rinforzo solai di legno - Peter Cox®
Soluzioni per Puntoni Intermedi
| Componente | Scopo Principale | Condizioni d'uso |
|---|---|---|
| Pulegge | Far scorrere la fune durante qualsiasi variazione di carico | Standard, dove le variazioni di carico sono significative |
| Anelli | Permettere il passaggio delle funi | Per semplificare, in presenza di limitate sollecitazioni |
Rinforzi Provvisori e Ancoraggi alla Muratura
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 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.
Una soluzione è l'ancoraggio alla muratura con perforazioni armate. È possibile, inoltre, prevedere una soluzione senza smontaggio del solaio. 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.
Il sistema di rinforzo può anche sfruttare le resistenze al taglio della trave stessa, garantendo ulteriore efficacia con lo sfruttamento delle proprietà meccaniche residue. L'ancoraggio-appoggio della trave si configura come una soluzione robusta e integrata.
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Contesto e Applicazioni del Consolidamento Strutturale
La produzione e la posa in opera di strutture di supporto reversibili, costituite sostanzialmente da profili metallici, è un processo operativo importante nel consolidamento di strutture in legno costituite da capriate e coperture. Grazie a elementi snelli e leggeri prodotti in officina è possibile rinforzare travi in legno in maniera efficace e sostenibile. In base alle esigenze strutturali e di contesto è inoltre possibile produrre i kit strutturali in acciaio al carbonio S275 S355 o nei diversi tipi di inossidabile, garantendo la massima possibilità di scelta anche per tematiche dipendenti da esigenze progettuali e da zone di installazione, come la protezione a corrosione. Le strutture in legno, acciaio, o miste vengono installate e messe in tensione con meccanismi appositi.
Questa tipologia di intervento è particolarmente indicata per il consolidamento e il rinforzo di capriate in legno. È possibile eseguire consolidamenti per rinforzare travi in legno che hanno perso le loro capacità strutturali originarie mediante inserimento di nuova armatura in acciaio. Questo metodo consiste nell’esecuzione di precisi scassi nella trave, atti ad alloggiare le nuove barre.
Capriate e Orditura: Un Glossario per le Coperture Lignee
La terminologia usata può sembrare complicata: quale parte è la capriata? Per questo, può essere utile offrire qualche termine del glossario dei tetti in legno, con gli elementi dell’orditura che puoi trovare negli edifici. La parola "orditura" deriva dalla trama dei tessuti, l’ordito determinato dall’intreccio dei fili; richiama quindi l’intreccio creato con le travi e altre parti lignee minori, che andranno a creare delle linee ben precise. Le diciture dell’orditura e le loro funzioni possono variare anche a livello regionale.
- Tra gli elementi si distingue solitamente un’orditura principale costituita da centine parzialmente incastrate ai muri perimetrali ed un’orditura secondaria costituita da listelli di legno o cannucce chiodati all’intradosso delle centine.
- Le capriate sono elementi rigidi “non spingenti” appoggiati ai muri perimetrali, ai quali trasmettono solo carichi verticali.
- Le varie aste delle capriate sono collegate tra loro con giunti di carpenteria (intagli), di facile costruzione.
- Come strutture tetto in legno le capriate sono nate in epoca tardo-antica, con le basiliche cristiane, anche se alcune ipotesi pensano che fossero già state utilizzate nei templi greci e in alcune architetture romane. In ogni caso, è dal Medioevo in poi che le capriate in legno sono state adottate in molte coperture civili oltre che religiose.
- Spesso per ragioni statiche si creano delle capriate complesse, per esempio quando sono presenti luci maggiori di 20 metri oppure quando la catena deve sostenere dei carichi elevati.
- In altri casi, diventa utile dare vita a capriate miste con legno e ferro. Le funzioni di questi elementi si completano per garantire resistenze maggiori all’orditura e un peso inferiore alla capriata.
- Si sostituiscono gli elementi tesi con cavi metallici sottili (catene in ferro, tiranti, etc.), di frequente per creare strutture adatte agli edifici con aperture molto estese.
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