Tecniche di consolidamento strutturale tradizionali

Il consolidamento strutturale rappresenta un insieme di interventi tecnici mirati a rinforzare e migliorare la capacità portante di edifici e opere edilizie ed è un intervento fondamentale per garantire la sicurezza e la durata nel tempo di edifici e infrastrutture. Col passare del tempo e l'evolversi delle normative, si è assistito a una costante evoluzione delle tecniche impiegate, per far fronte a problemi sempre più complessi e allo scopo di trovare soluzioni sempre più performanti, durature e meno invasive.

In questa prima parte della nostra riflessione sull’evoluzione delle tecniche di consolidamento strutturale, esploreremo le tecniche tradizionali, i loro punti di forza e i loro svantaggi. Nella seconda parte,invece, analizzeremo quelle che sono le tecniche di consolidamento strutturale più innovative e performanti ad oggi.

Adeguamento strutturale e miglioramento sismico: perché sono così importanti? 

Innanzitutto è bene sottolineare le motivazioni per cui è importante intervenire con l'adeguamento e il miglioramento sismico degli edifici. Questi interventi rivestono un ruolo chiave nella messa in sicurezza del patrimonio edilizio, soprattutto in paesi a elevata sismicità come l'Italia. L’aumento della resistenza delle strutture alle azioni sismiche, e la conseguente riduzione del rischio di danni gravi o crolli in caso di terremoti sono tra i principali obiettivi della loro messa in atto. 

I motivi principali per cui tali interventi sono così importanti sono: 

• Sicurezza degli occupanti. Rinforzare le strutture esistenti aumenta notevolmente l'incolumità delle persone in caso di eventi sismici. Si evitano danni gravi o crolli. 
• Conservazione del patrimonio edilizio. Il consolidamento strutturale permette di salvaguardare edifici storici e di pregio architettonico che altrimenti andrebbero perduti. 
• Adeguamento normativo. Molti edifici non sono conformi alle severe normative antisismiche attuali. Gli interventi mirano a colmare questa lacuna. 
• Miglioramento dell'efficienza. Il consolidamento può includere la riqualificazione energetica, impiantistica e l'abbattimento delle barriere architettoniche. 
• Valorizzazione immobiliare. Gli immobili strutturalmente più sicuri acquistano maggior valore di mercato. 

Rinforzo e consolidamento strutturale: le tecniche tradizionali

Storicamente, prima dell'avvento dei materiali compositi, il consolidamento strutturale faceva affidamento su tecniche tradizionali che utilizzano materiali come calcestruzzo, acciaio, legno e muratura. Queste tecniche sono tuttora ampiamente utilizzate e collaudate. Analizziamo alcune delle più diffuse.

Tecnica dello scuci-cuci 

La tecnica dello scuci-cuci è una tecnica tradizionale che consiste nella sostituzione progressiva degli elementi murari ammalorati o lesionati, senza compromettere la continuità statica della muratura. Si rimuovono le parti di muratura degradate e si sostituiscono con singoli elementi nuovi (mattoni/pietre) simili a quelli originali. Questi vengono ammorsati nella muratura esistente con malta a ritiro controllato. 

Quali sono i vantaggi della tecnica scuci-cuci? 

• Non necessita di puntellamenti o altre opere provvisionali
• Conserva il carattere originario della muratura
• Può essere eseguita per piccole porzioni, garantendo continuità statica.

• Intervento lento e dispendioso
• Richiede maestranze specializzate
• Difficoltà di reperire materiali compatibili con quelli originali.

In sintesi, il cuci-scuci è una valida tecnica tradizionale di consolidamento strutturale che consente di riparare in modo conservativo la tessitura muraria purché venga eseguita con attenzione e materiali idonei. Va progettata in base al quadro fessurativo e al danno presente. 

Applicazione di catene su edifici

L'applicazione di catene su edifici è una tecnica di consolidamento strutturale utilizzata principalmente per edifici in muratura. Le catene sono realizzate mediante tiranti metallici che collegano fra loro le pareti perimetrali di un edificio, con lo scopo di evitare fenomeni di spanciamento e ribaltamento delle pareti, migliorando la resistenza e la stabilità dell'edificio, soprattutto in caso di terremoti. 

Per eseguire l'applicazione di catene su edifici, si procede con l'installazione dei tiranti metallici in prossimità o in corrispondenza dei solai, collegando le pareti perimetrali tra loro. Le catene vengono ancorate alle pareti tramite il capochiave, un elemento esterno che assicura la corretta distribuzione delle forze di trazione. 

Quali sono i vantaggi dell'applicazione di catene su edifici?

• Aumento della resistenza e stabilità strutturale, in particolare in caso di azioni sismiche.
• Prevenzione del ribaltamento delle pareti e del fuori piombo delle murature.
• Relativa semplicità di posa e basso costo.

• Inefficaci nel contrastare il cedimento delle fondazioni e i dissesti conseguenti.
• Necessità di manutenzione e sostituzione periodica.

Ristilatura dei giunti

La ristilatura dei giunti è una tecnica di consolidamento strutturale che mira a ripristinare e/o migliorare le prestazioni meccaniche della muratura. Come per lo scuci cuci, si agisce sulla tessitura muraria, ma in questo caso si procede rimuovendo solo la malta vecchia o danneggiata tra gli elementi murari (mattoni o pietre), sostituendola con una malta di migliore qualità, spesso fibrorinforzata. 

Un’altra variante è la ristilatura armata, che consiste nell'inserimento di barre di acciaio all'interno dei giunti della muratura, al fine di migliorare ulteriormente le caratteristiche meccaniche. Questa tecnica viene utilizzata soprattutto in edifici storici o monumentali, dove è importante preservare l'integrità delle strutture originali. Anche qui lo scopo è ripristinare la continuità strutturale della muratura. 

Quali sono i vantaggi della ristilatura dei giunti?

• Miglioramento delle prestazioni meccaniche della muratura
• Ripristino della continuità strutturale
• Aumento della resistenza nel piano e della parete.

Quali sono gli svantaggi della ristilatura dei giunti? 

• Intervento lento e dispendioso 
• Richiede maestranze specializzate
• Difficoltà di reperire materiali compatibili con quelli originali. 

In sintesi, la ristilatura dei giunti è una tecnica di consolidamento strutturale che permette di ripristinare le prestazioni meccaniche della muratura originale, migliorando la resistenza e la stabilità dell'edificio. Tuttavia, presenta gli stessi svantaggi della tecnica cuci-scuci, come la lentezza dell'intervento, la necessità di maestranze specializzate e la difficoltà di reperire materiali compatibili. 

Intonaco armato tradizionale

L'intonaco armato tradizionale, conosciuto anche come betoncino armato, è una tecnica di consolidamento e rinforzo di edifici esistenti, che negli anni è stata frequentemente utilizzata anche per strutture in muratura. 

Consiste nel placcaggio della muratura con rete elettrosaldata posta in opera su entrambe le facce del paramento, collegata con connessioni trasversali e l'applicazione a spessore del calcestruzzo sulle superfici.

Questo intervento mira a rendere monolitica la risposta della singola parete e a migliorare le proprietà meccaniche in termini di rigidezza e resistenza. 
Per eseguire l'intonaco armato tradizionale, si realizzano due lastre di calcestruzzo armate con reti metalliche elettrosaldate su entrambe le facce della muratura. Le reti vengono adeguatamente ancorate al paramento murario e poi viene applicato il calcestruzzo.

Quali sono i vantaggi dell'intonaco armato tradizionale?

• Miglioramento delle proprietà meccaniche delle pareti, in termini di rigidezza e resistenza
• Rendere monolitica la risposta della singola parete e migliora il collegamento degli elementi strutturali, al fine di mirare a una risposta unitaria del fabbricato
• Economicità dell'intervento e facile reperibilità dei materiali. 

Quali sono gli svantaggi dell'intonaco armato tradizionale?

• Non è applicabile su edifici di particolare interesse storico e monumentale
• Riduce la possibilità di deformazione della parete, irrigidendo notevolmente la struttura e aumentando notevolmente le masse
• Problemi di distacco del rinforzo dovuto all'ossidazione della rete elettrosaldata. 

L’alternativa all'intonaco armato tradizionale è l'intonaco armato CRM (Composite Reinforced Mortar). Una tecnica che utilizza materiali innovativi come FRP (Fiber Reinforced Polymer) per gli elementi di armatura. Questa tecnica, rispetto a quella tradizionale, offre notevoli vantaggi. 

Ripristino del calcestruzzo

Il ripristino del calcestruzzo è un intervento di recupero e consolidamento delle strutture in calcestruzzo armato che hanno subito danni o degrado nel tempo per cause chimiche (es. carbonatazione), fisiche (es. gelo-disgelo) o per altri fattori. L'obiettivo è ripristinare le prestazioni meccaniche e l'integrità strutturale del calcestruzzo armato, migliorando la durabilità e la sicurezza dell'edificio. 

Per eseguire il ripristino del calcestruzzo armato, dopo aver definito le cause che hanno portato al degrado, si seguono diverse fasi, tra cui la rimozione del calcestruzzo danneggiato, la pulizia e il trattamento delle armature esposte, e l'applicazione di malte di ripristino specifiche per il tipo di intervento.

Queste malte sono a base cementizia e vengono applicate manualmente o a spruzzo, a seconda delle esigenze del progetto. E' importante che siano marcate CE in conformità alle norme UNI EN di riferimento per l'uso specifico.

Quali sono i vantaggi del ripristino del calcestruzzo?

• Recupero delle prestazioni meccaniche e dell'integrità strutturale del calcestruzzo
• Aumento della durabilità e della sicurezza dell'edificio 
• Possibilità di intervenire su specifiche aree danneggiate, senza dover sostituire interamente la struttura.

 Quali sono gli svantaggi del ripristino del calcestruzzo?

• Costi elevati e tempi lunghi per l'esecuzione degli interventi
• Necessità di personale specializzato e competente.

In sintesi, il ripristino del calcestruzzo è un intervento per il recupero e il consolidamento delle strutture in calcestruzzo danneggiate o degradate. Tuttavia, richiede competenze specifiche, materiali adeguati e un'attenta pianificazione per garantire risultati efficaci e duraturi. 

Le malte da impiegarsi per interventi di ripristino del c.a. sono a prestazione garantita, da miscelare con acqua, hanno come legante inorganico il cemento e possono essere additivate con polimeri e/o fibre sintetiche per migliorarne la lavorabilità, le prestazioni e per variare i tempi di presa e indurimento. Possono essere a consistenza tixotropica o colabile in funzione dell'applicazione prevista.

Iniezione di miscele leganti

L'iniezione di miscele leganti è un intervento di consolidamento strutturale che mira a migliorare le caratteristiche meccaniche delle murature da consolidare, colmando i vuoti e conferendo maggiore compattezza alla muratura.

• Realizzazione dei fori nella muratura, con disposizione a quinconce, con un'inclinazione di circa 45° per favorire il processo di iniezione;
• Fissaggio di tubicini in plastica per agevolare le successive fasi di iniezione;
• Lavaggio e saturazione della muratura con acqua, utilizzando gli stessi fori creati per l'iniezione procedendo dall’alto verso il basso, e attesa di un giorno per eliminare l'acqua stagnante;
• Preparazione della miscela legante con un trapano a basso regime di giri o con apposite macchine impastatrici dotate di manometro per regolazione della pressione;
• Iniezione della miscela legante all'interno dei fori, partendo sempre dal basso verso l'alto e dai lati verso il centro, con una pressione di iniezione compresa tra 1 e un massimo di 4 atm. 

Quali sono i vantaggi dell'iniezione di miscele leganti? 

• Incremento della resistenza meccanica della muratura 
• Ripristino e miglioramento delle caratteristiche meccaniche del paramento murario
• Possibilità di utilizzare diverse tipologie di miscele leganti in base alle esigenze specifiche del progetto e alla compatibilità con la struttura originaria. 

Quali sono gli svantaggi dell'iniezione di miscele leganti?

• Riduzione della possibilità di deformazione della muratura
• Necessità di una corretta progettazione e scelta della miscela legante per garantire la compatibilità chimico-fisico-meccanica con gli elementi esistenti. 

In conclusione, l'iniezione di miscele leganti è una tecnica di consolidamento strutturale murature che, se eseguita correttamente, può migliorare notevolmente la qualità della muratura. Tuttavia, è importante valutare attentamente la scelta della miscela legante e la progettazione dell'intervento per garantire la compatibilità con la struttura originaria e ottenere i risultati desiderati.

Realizzazione di diatoni artificiali 

I diatoni artificiali sono elementi strutturali di forma cilindrica realizzati in calcestruzzo armato o acciaio che vengono inseriti all'interno di fori praticati nello spessore della muratura con l'obiettivo di migliorarne le caratteristiche meccaniche e il comportamento strutturale.

I diatoni artificiali sono di varie tipologie e possono essere realizzati in differenti maniere. Di seguito si riporta una realizzazione tipo:

• Esecuzione di fori passanti nella muratura con trapani o carotatrici, con diametro di 10- 15 cm e inclinazione di 45° rispetto al piano della parete
• Pulizia e saturazione dei fori con acqua
• Inserimento di armature metalliche costituite da barre d'acciaio o profilati
• Getto di calcestruzzo all'interno del foro. 

Quali sono i vantaggi dei diatoni artificiali?

• Miglioramento del comportamento monolitico della parete grazie al collegamento tra i paramenti.
• Maggiore resistenza nel piano della muratura.

• Invasività dell'intervento che richiede forature nella muratura portante
• Necessità di una corretta progettazione per non indurre concentrazioni di sforzi
• Possibile alterazione dell'equilibrio statico della parete
• Costi elevati. 

In sintesi, i diatoni artificiali sono una valida tecnica di consolidamento murario che richiede però una attenta valutazione progettuale caso per caso.

Conclusioni

In questa prima parte del nostro contributo sull’evoluzione delle tecniche di consolidamento e rinforzo strutturale, abbiamo visto le tecniche tradizionali. Tuttavia, le sfide attuali richiedono soluzioni più innovative. Per proseguire nell’approfondimento delle tecniche innovative, continua la lettura sulla seconda parte dell'articolo: tecniche di rinforzo e consolidamento strutturale innovative.