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I maschi murari sono elementi fondamentali delle costruzioni in muratura portante. Essi costituiscono la struttura verticale portante su cui poggiano solai, coperture ed eventuali orizzontamenti. La loro funzionalità statica è quella di sopportare i carichi verticali trasmettendoli alle fondazioni e di resistere alle azioni orizzontali come sisma e vento.
Per questo motivo, il rinforzo strutturale dei maschi murari è un intervento chiave per migliorare la resistenza e la duttilità delle costruzioni esistenti in muratura. Ma come scegliere la tecnica più indicata per rinforzare correttamente questi elementi portanti?
In questo articolo analizzeremo nel dettaglio:L’obiettivo è fornire una panoramica completa per tutti quei progettisti che devono affrontare un intervento di rinforzo strutturale dedicato ai maschi murari, così da poter scegliere la migliore strategia di rinforzo strutturale per ogni specifico intervento.
Gli elementi strutturali fondamentali di un edificio in muratura sono i maschi murari e le fasce di piano. I maschi murari sono le parti di muratura che si estendono in verticale, comprese tra due aperture. Le fasce di piano, invece, sono le parti di muratura orizzontale situate tra il bordo superiore di un'apertura e quello inferiore dell'apertura sovrapposta.
Le caratteristiche e le proprietà dei maschi murari come il tipo di materiale utilizzato, le dimensioni, la geometria, la presenza e la disposizione di aperture e la qualità del lavoro di costruzione, influenzano notevolmente le prestazioni strutturali dell'edificio nel suo complesso. Pertanto, la progettazione e la costruzione ma anche il rinforzo dei maschi murari richiedono una valutazione attenta e una corretta esecuzione per garantire la sicurezza e la durabilità dell'edificio.
Come sopra accennato, le caratteristiche che influenzano il comportamento dei maschi murari includono:
Tutti questi fattori interagiscono in modo complesso per determinare il comportamento strutturale e la capacità portante dei maschi murari in diverse condizioni e sotto varie sollecitazioni.
Entriamo ora più nel dettaglio e vediamo in che modo le caratteristiche dei materiali influiscono su quelle del maschio murario.
La malta ha il compito di trasferire e ripartire gli sforzi tra gli elementi lapidei, pertanto deve garantire una buona aderenza e avere sufficiente resistenza. Le malte più comuni sono:
Gli interventi di rinforzo strutturale devono sempre derivare da una diagnosi accurata della costruzione esistente. È necessario valutare attentamente:
Sulla base di queste analisi si potrà stabilire quale sia l’intervento più idoneo in termini di:
Oltre agli aspetti strutturali vanno considerati anche:
Per molti decenni, gli interventi di consolidamento strutturale si sono basati su poche tecniche tradizionali, in alcuni casi invasive e poco performanti. Analizziamo brevemente i loro pregi e difetti.
Consistono in uno strato di betoncino cementizio armato con una rete in acciaio elettrosaldata applicato sul paramento murario. L’intervento deve essere realizzato su entrambi i lati (interno ed esterno) della muratura e devono essere impiegati opportuni elementi di connessione trasversale. Gli spessori di applicazione sono generalmente tra i 5 e i 7 cm.
Si realizza nella muratura una maglia regolare di diatoni, cioè elementi cilindrici di calcestruzzo armato, acciaio, o altri materiali progettati per rafforzare le murature esistenti, migliorando la resistenza strutturale dei maschi murari. I diatoni si realizzano perforando trasversalmente la muratura inserendo l’armatura e poi eseguendo il getto di malta o calcestruzzo (cls).
Le iniezione di miscele leganti si pongono come un efficace rimedio per potenziare le caratteristiche meccaniche delle murature da consolidare. Attraverso questo intervento mirato, si punta a colmare i vuoti presenti nella struttura e conferire una maggiore compattezza alla muratura stessa. I materiali utilizzati per l’intervento sono generalmente boiacche a base di calce o cemento.
Vantaggi delle iniezioni di consolidamento con miscele leganti: l'iniezione di miscele leganti ripristina le caratteristiche meccaniche e rafforza la struttura della muratura, aumentando la sua capacità di resistere a sollecitazioni meccaniche.
Svantaggi delle iniezioni di consolidamento con miscele leganti: l'indurimento delle miscele leganti può limitare la capacità della muratura di deformarsi in risposta a sollecitazioni esterne. Questo è vero soprattutto nel caso di utilizzo di boiacche cementizie. E’ infatti fondamentale effettuare una corretta progettazione e selezione della miscela legante per garantire la compatibilità chimico-fisico-meccanica con gli elementi esistenti della muratura. Una scelta errata potrebbe compromettere l'efficacia dell'intervento o addirittura danneggiare ulteriormente la struttura. Infine, soprattutto nel caso di murature a sacco, potrebbe essere necessario iniettare molto materiale per colmare tutti i vuoti, quindi l’intervento potrebbe risultare costoso.
La ristilatura dei giunti è un intervento di consolidamento strutturale che consiste nella sostituzione della malta danneggiata tra gli elementi murari con malta di migliore qualità. In una variante avanzata, chiamata ristilatura armata, si inseriscono barre di acciaio (anche del tipo elicoidali) nei giunti per potenziarne ulteriormente le caratteristiche meccaniche.
Con il cuci e scuci si sostituiscono gli elementi murari danneggiati ad esempio da lesioni con nuovi (come mattoni o pietre simili agli originali), allettando con malta preferibilmente a base calce adatta allo scopo per preservare la stabilità della struttura.
Entrambi gli approcci mirano a ripristinare e/o migliorare la solidità della muratura, particolarmente importante per edifici storici o monumentali.
Vantaggi della ristilatura dei giunti o cici e scuci: entrambe ripristinano la coesione muraria e rafforzano la muratura senza compromettere l'aspetto estetico dell'edificio, preservando il suo carattere e il suo valore storico o architettonico. Riparando la muratura danneggiata, sia attraverso la ristilatura dei giunti che lo cuci e scuci, si contribuisce a prolungare la vita utile dell'edificio, riducendo la necessità di interventi più invasivi o costosi nel tempo.
Svantaggi della ristilatura dei giunti o cici e scuci: possono essere dispendiosi in termini di tempo e risorse, inoltre è molto importante che i materiali impiegati per gli interventi (sia malte che elementi lapidei di sostituzione) corrispondano strettamente agli originali per mantenere l'aspetto e l'integrità della struttura. Tuttavia, ciò può essere difficile e potrebbe portare a discrepanze visive o strutturali.
Come si può notare, le tecniche tradizionali sono molto efficaci ma presentano diversi limiti, soprattutto in termini di compatibilità, reversibilità ed efficacia. Per questo si è andata affermando l'esigenza di soluzioni più evolute.
Negli ultimi tre decenni, il settore del consolidamento strutturale ha visto l'emergere di diversi prodotti e sistemi innovativi. Queste soluzioni, nuove o recentemente introdotte rispetto ai metodi tradizionali storicamente impiegati, hanno rivoluzionato il campo, offrendo un miglioramento significativo della resistenza e della stabilità degli edifici.
Fino a qualche anno fa, molti di questi approcci non erano ancora standardizzati, ma hanno dimostrato di essere efficaci e versatili nel risolvere una vasta gamma di problemi e nell'adattarsi alle specifiche esigenze delle strutture.
In molti casi, le tecniche innovative hanno dimostrato di poter sostituire con successo le soluzioni tradizionali. Questo è avvenuto attraverso l'utilizzo di materiali più compatibili chimicamente e fisicamente con quelli originali, nonché grazie a procedure di applicazione più rapide e meno invasive, che preservano l'integrità delle costruzioni.
Spesso, queste nuove soluzioni offrono prestazioni superiori rispetto a quelle tradizionali, senza aumenti significativi di massa o rigidezza. In altri scenari, le tecniche innovative possono essere integrate con le soluzioni esistenti, creando combinazioni efficaci per risolvere problemi strutturali complessi.
Ora, esamineremo i principali prodotti e sistemi innovativi utilizzati per il consolidamento e il rinforzo strutturale di maschi murari.
I sistemi FRP (Fiber Reinforced Polymers) e i sistemi FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix) sono entrambi utilizzati nel campo del rinforzo strutturale per migliorare le prestazioni di elementi strutturali esistenti. Sono materiali compositi cioè materiali eterogenei costituiti da due fasi, una matrice e la fibra, le cui proprietà finali sono diverse rispetto a quelle dei materiali di partenza.
Nei sistemi FRP si utilizza come matrice la resina e come parte resistente tessuti in acciaio ad alta resistenza, in fibra di basalto, carbonio, vetro o arammide. La matrice dei sistemi FRCM è inorganica, cioè si utilizzano malte a base calce o cemento in cui inglobare reti o nastri in fibra di carbonio, vetro AR (alcali-resistente), arammide, basalto, PBO (poliparafenilenbenzobisoxazolo) o acciaio ad alta resistenza.
Entrambe le tipologie di rinforzo si applicano in bassi spessori, lavorano per adesione, non modificano le rigidezze dell’elemento da rinforzare, sono leggeri e poco invasivi.
I rinforzi FRP e i rinforzi FRCM possono essere disposti a formare una maglia, con le fasce del composito applicate sulla superficie da rinforzare in disposizione sia verticale che orizzontale. È essenziale progettare e verificare adeguatamente il passo e la larghezza delle fasce. In particolare l’incremento di resistenza sarà proporzionale alla larghezza della fascia e inversamente proporzionale alla distanza tra di esse. In alternativa, i sistemi FRCM possono essere applicati uniformemente sull'intera superficie muraria.
Le sollecitazioni che agiscono su una parete muraria nel proprio piano sono principalmente taglio e pressoflessione. Per quanto riguarda il rinforzo per il taglio nel proprio piano, si tiene conto dell'area delle fibre disposte parallelamente alla forza di taglio, ossia quelle orientate orizzontalmente. Questa area rappresenta la sezione equivalente del rinforzo in grado di resistere allo sforzo tagliante.
Un'altra strategia di rinforzo per i pannelli in muratura nel piano è finalizzata ad aumentare la capacità a pressoflessione dell'elemento strutturale. In tal caso, è fondamentale posizionare il rinforzo FRCM con le fibre allineate lungo la direzione dell'asse principale dell'elemento strutturale.
L'intonaco armato CRM (Composite Reinforced Mortar) è una tecnica che sfrutta materiali innovativi particolarmente indicata per il rinforzo strutturale dei maschi murari negli edifici esistenti. Rispetto all’intonaco armato tradizionale, si basa sull'impiego di reti, connettori ed elementi angolari realizzati in FRP (Fibre-reinforced polymer), i quali vengono applicati insieme a un intonaco a base di calce o cemento.
I vantaggi dell'utilizzo dell'intonaco CRM sui maschi murari sono:
In definitiva l'intonaco CRM è una soluzione che, se correttamente applicata, permette di efficientare e prolungare nel tempo la funzionalità statica dei maschi murari, risolvendo molti problemi delle tecniche tradizionali, con un intervento leggero, economico e compatibile. Data la diffusione delle costruzioni in muratura, si prevede un rapido incremento di questa tecnica.
Ognuna di queste tecnologie innovative ha caratteristiche specifiche che la rendono più o meno idonea ai diversi contesti d’intervento. La scelta dipende da molti fattori.
Nel contesto attuale, una vasta gamma di tecniche tradizionali e innovative offre al progettista molteplici opzioni di intervento per il rinforzo di maschi murari.
La decisione su come procedere per eseguire il rinforzo deve essere valutata attentamente, considerando diversi fattori come gli obiettivi dell'intervento, il budget disponibile, la conservazione del valore architettonico e l'incremento della sicurezza oltre a un’accurata fase diagnostica che possa condurre a una corretta valutazione delle condizioni esistenti, dei dissesti e delle cause che li hanno generati.
La scelta richiede un'analisi approfondita che tenga conto di tutte le caratteristiche dell'edificio, in grado di affrontare la complessità tipica del recupero di un edificio esistente. Non esiste un approccio universale applicabile a tutte le situazioni; ogni caso richiede una valutazione specifica e mirata.
L’intervento dovrà comunque essere sempre attentamente progettato e dimensionato, nel pieno rispetto delle NTC 2018 e dei documenti CNR. Un rinforzo strutturale correttamente eseguito garantirà la conservazione e la funzionalità dell'edificio, migliorandone sicurezza, durabilità e resistenza alle azioni sismiche.
Dakota offre un servizio tecnico professionale nell’ambito del rinforzo e consolidamento strutturale rivolto ai rivenditori, ai progettisti e alle imprese edili offrendo un servizio completo di assistenza e supporto ai principali attori del settore in diversi ambiti: