Miglioramento sismico degli edifici storici con i cordoli sommitali in muratura armata

Importanza dei cordoli sommitali nel miglioramento sismico di edifici storici

Il comportamento sismico di un edificio storico con muri in pietra o mattoni e solai in legno è molto diverso da quello di una moderna struttura in cemento armato.

Il fenomeno più pericoloso è infatti costituito dal collasso delle pareti perimetrali in seguito al loro ribaltamento fuori piano.

Si verifica soprattutto nelle murature scadenti in pietra o mattoni, molto comuni nell'edilizia storica, non correttamente ammorsate con le pareti contigue quando la scossa sismica avviene perpendicolarmente alla muratura, con direzione dall'interno verso l'esterno.

Spesso il dissesto coinvolge anche le travi mestre dei solai, le capriate e gli arcarecci della muratura causando il crollo di intere costruzioni.

Risolvere questo problema aumenta drasticamente la sicurezza sismica di un edificio storico.
I rimedi fondamentali sono due: tiranti e catene con capochiave ai piani intermedi e cordolo sommitale subito sotto l'orditura lignea della copertura.


Le funzione principale del cordolo sommitale è infatti proprio quella di perseguire il comportamento scatolare dell'edificio impedendo il ribaltamento delle singole pareti, ostacolando lo sfilamento delle capriate dalle loro sedi e ripartendo più uniformemente le sollecitazioni sismiche tra tutti i muri portanti.

Cordolo sommitale: pregi e difetti di ciascun materiale

Un cordolo sommitale può essere costruito con vari materiali: i più diffusi sono legno, metallo (solitamente profilati di acciaio), cemento armato e muratura armata.

Ciascuno di essi ha pregi e difetti caratteristici.

Fino agli anni '90 erano molto diffusi i cordoli di cemento armato, all'epoca ritenuti particolarmente efficaci:

Quest'opinione è stata tuttavia smentita dagli ultimi terremoti.

I loro svantaggi principali sono due: uno conservativo e uno propriamente strutturale.

Per prima cosa, la costruzione di un cordolo di cemento armato costituisce un intervento molto invasivo e praticamente irreversibile, contravvenendo esplicitamente ad alcuni principi base del restauro architettonico.

É inoltre molto più rigido, resistente e pesante di una muratura in mattoni o pietrame e questo provoca il cosiddetto effetto trave: durante una scossa sismica il cordolo e la muratura sottostante subiscono infatti diversi spostamenti relativi generando sforzi di flessione e trazione localizzati e mal sopportati dalla muratura, dotata di buona resistenza meccanica a compressione ma trascurabile proprio a trazione e flessione.


Gli effetti possono arrivare al totale collasso delle zone in cui l'effetto trave risulta maggiore, generalmente i cantonali.
Nei casi più gravi si assiste invece al crollo dell'intero edificio con sbriciolamento delle murature in pietrame e caduta al suolo del cordolo sommitale che rimane tendenzialmente integro.

Tuttavia, l'inserimento di un cordolo in cemento armato in un edificio esistente non va escluso a priori, ma dev'essere valutato caso per caso con grande prudenza.

I cordoli in legno o acciaio hanno viceversa il grande vantaggio di essere facilmente smontabili e perciò reversibili; inoltre, possiedono un'ottima resistenza a trazione e un'elevata elasticità.


Tuttavia, nel medio e lungo periodo possono non offrire adeguate garanzie di affidabilità a causa del degrado dovuto all'esposizione agli agenti atmosferici: in ambienti molto umidi il legno è facilmente soggetto agli attacchi di muffe, funghi e insetti xilofagi; mentre l'acciaio non adeguatamente trattato patisce la corrosione e l'esposizione alla salsedine.

La progettazione di un cordolo in legno o acciaio dev'essere quindi molto accurata.

I cordoli in muratura armata sono infine un'opzione molto vantaggiosa: hanno una rigidezza paragonabile a quella di una muratura in pietra o mattoni; grazie all'armatura resistono molto bene a trazione, flessione e taglio; sono affidabili nel medio e lungo periodo e se costruiti a regola d'arte risultano pienamente compatibili con i materiali e le tecniche costruttive dell'edilizia tradizionale.


Tuttavia, esse presentano alcune criticità legate soprattutto alla loro difficoltà di esecuzione in murature di pietrame con tessitura disordinata o viceversa di conci lapidei squadrati e in presenza di cornicioni decorati e/o carpenterie lignee di copertura particolarmente complesse.

La loro esecuzione va quindi affidata a manodopera esperta.

Cordoli in muratura armata a regola d'arte

La costruzione di un cordolo in muratura armata è agevole in un edificio con pareti di mattoni pieni con spessore di almeno tre teste, leggermente più complessa in murature disordinate di pietrame con adeguato spessore e decisamente laboriosa in pareti di conci squadrati.

L'inserimento in murature di mattoni a una o due teste risulta invece impossibile a causa dello spessoreinsufficiente.


Generalmente, un cordolo di muratura armata viene costruito con mattoni pieni preferibilmente di recupero o fabbricati a mano, malta di calce idraulica naturale e tondini in acciaio ad aderenza migliorata, normalmente utilizzati nelle strutture di cemento armato.

Nelle murature di conci lapidei squadrati il cordolo è invece formato da elementi su misura in cui ricavare una scanalatura opportunamente dimensionata per l'inserimento dell'armatura, ma questa opzione risulta ovviamente più costosa.

Occorre anche evitare la malta cementizia perché, contenendo un'alta percentuale di sali solubili, potrebbe favorire la proliferazione di efflorescenze e sub-efflorescenze saline, con conseguente disgregazione dei giunti di malta della muratura originaria.

L'armatura è normalmente formata da quattro ferri lungitudinali con diametro di 16 mm e staffe più sottili (ad esempio con diametro di 8 mm) con passo di 25-30 cm, necessarie per evitare l'apertura dei ferri dell'armatura principale.
Le staffe devono essere chiuse e agganciate correttamente all'armatura principale con ganci ripiegati verso l'interno con un angolo di almeno 135°; mentre le estremità dei ferri longitudinali vanno sovrapposte e saldate per una lunghezza di almeno 80 centimetri.


In corrispondenza degli spigoli dell'edificio e del muro di confine con la proprietà limitrofa risulta inoltre opportuno prolungare all'esterno le barre dell'armatura, ancorandole alla muratura con capichiave a piastra o a paletto.

L'altezza totale del cordolo corrisponde generalmente a 4 filari di mattoni, pari a circa 25 cm, oppure a uno o più corsi di conci squadrati.

Un'ottima soluzione alternativa, molto efficace perché consente di ancorare la struttura portante dellacopertura al cordolo aumentando notevolmente la sicurezza sismica dell'intero sistema, prevede l'uso di due ulteriori ferri longitudinali sopra il tavolato strutturale o allo scempiato in mezzane di cotto: la loro funzione principale consiste nell'ancorare i travetti dell'orditura minuta trasformandoli in efficacissimi tiranti/puntoni ausiliari.

Questi ferri supplementari vengono mantenuti in posizione da apposite staffe alte, regolarmente alternate a quelle usuali con un passo di circa 50 cm. L'ancoraggio delle teste delle capriate è infine garantito da piattine in acciaio inox inchiodate o bullonate al legno e agganciate alle staffe del cordolo.


La lavorazione comprende le varie fasi, come si nota molto bene esaminando una realizzazione dell'impresa edile Fazio Vincenzo:

1) Completo smontaggio della copertura.

2) Demolizione della muratura originaria per un'altezza di circa 50 cm in corrispondenza della quota dell'orditura lignea della copertura e specialmente delle teste delle capriate.

3) Esecuzione della porzione inferiore del cordolo, costituita nel caso di un cordolo in mattoni, dai due ferri inferiori dell'armatura principale e da due file di mattoni posti di fascia con funzione di cassaforma.

4) Posa del secondo e terzo corso di mattoni, disposti di testa, cioè perpendicolarmente alla muratura e adeguatamente sfalsati.



5) Posa dei due ferri superiori dell'armatura secondaria e chiusura delle staffe, avendo cura di predisporre le staffe alte per le ulteriori fasi di lavoro se si prevede il collegamento della struttura del tetto al cordolo sommitale.

6) Montaggio delle capriate della copertura, inserendole tra le maglie dell'armatura e realizzando i collegamenti con le piattine metalliche.

7) Riempimento di tutte le cavità con malta di calce idraulica naturale e completamento degli ultimi corsi della muratura.

8) Rimontaggio della copertura e chiusura delle staffe alte.

Cordolo in muratura armata con tessuto di acciaio

Un sistema più semplice ma che non prevede la possibilità di collegare l'orditura della copertura al cordolo, è Kimisteel dell'azienda Kimia : in questo caso le armature sono sostituite da strisce di tessuto di acciaio al carbonio UHTSS ad alta resistenza meccanica e ottima resistenza agli agenti armosferici, immerse in una malta appositamente studiata (matrice inorganica).

In questo modo, malta ed elementi rinforzanti risultano pienamente solidali, garantendo un'ottima resistenza a flessione.


Anche il ciclo di lavoro si semplifica notevolmente e comprende le fasi seguenti:

1) Smontaggio della copertura e demolizione dell'ultimo tratto delle murature originali come descritto nel paragrafo precedente.

2) Regolarizzazione della sommità della muratura.

3) Posa del primo strato di mattoni.

4) Stesura della matrice inorganica previa polimerizzazione.

5) Annegamento del tessuto.

6) Ricopertura del tessuto con la matrice Kimisteel LM.