Rinforzo delle murature e dei pilastri in pietra o mattoni

Come consolidare muri e pilastri per i dissesti a schiacciamento

I dissesti a schiacciamento sono uno dei danni strutturali più pericolosi per l'integrità degli edifici in muratura. Riguardano soprattutto le strutture verticali come colonne, pilastri e maschi murari del piano terra, cioè le porzioni di muratura soggette a carichi verticali elevati.

Lesioni verticali, un segnale dei dissesti a schiacciamento. Foto Getty Images

La causa più comune è infatti proprio una concentrazione di carichi tale da produrre uno sforzo normale superiore alla resistenza a compressione dell'elemento strutturale, normalmente dovuta a una sezione insufficiente o a un materiale troppo poco resistente.

I dissesti a schiacciamento sono infatti tipici in particolare di colonne e pilastri monolitici di pietra o muratura, delle murature portanti piuttosto snelle e dei maschi murari formati da due o tre paramenti murari poco ammorsati.

Consolidamento di un pilastro con fasciature di fibre di carbonio, by IDES

Naturalmente, come per tutti gli altri tipi di dissesti è possibile consolidare le strutture coinvolte con opportuni accorgimenti.

A seconda dei casi, i più efficaci sono l'applicazione di cerchiature metalliche o in fibre di materiali compositi e l'inserimento di diatoni artificiali e/o tirantini anti-espulsivi.

Come si manifesta un dissesto a schiacciamento

Un dissesto a schiacciamento è particolarmente insidioso perché le sue manifestazioni esteriori (cioè i segni premonitori) normalmente sono poco appariscenti, e perciò difficili da notare e interpretare da una persona inesperta.

Probabile lesione da schiacciamento in un muro di pietrame. Foto Pixabay

Inoltre, il dissesto si presenta in modo diverso nelle colonne e pilastri monolitici in pietra, rispetto a quelli in muratura o alle pareti portanti.

Nel primo caso, uno schiacciamento produce inizialmente una sottile lesione verticale, piuttosto corta e ubicata nella porzione centrale dell'elemento strutturale.
Con l'aggravamento del dissesto le lesioni aumentano di numero e si allungano progressivamente, fino a parzializzare completamente il pilastro o la colonna.

Il degrado della pietra favorisce i dissesti a schiacciamento. Foto arch. Matteuzzi

I materiali lapidei già degradati, molto porosi (ad esempio il tufo o il travertino) o con stratificazioni naturali come l'arenaria, sono particolarmente predisposti allo schiacciamento.

Nel caso dell'arenaria, il dissesto può anzi innescarsi in seguito a un grave degrado per scagliatura, esfoliazione e disgregazione, che riduce la sezione resistente della colonna.

Anche nelle colonne, pilastri e maschi murari in muratura di mattoni o pietrame lo schiacciamento si manifesta in modo simile a quello sopra descritto.

Maschio murario con lesioni a schiacciamento. Foto arch. Matteuzzi

Tuttavia, se la parete risulta formata da due o tre paramenti non ammorsati, lo schiacciamento ne causa il distacco reciproco.

Questo produce due diverse manifestazioni esterne:

• uno spanciamento localizzato della muratura, quasi sempre poco visibile ma denunciato dalla presenza di lesioni verticali negli stipiti di nicchie, porte e finestre;
  
  
• un fitto reticolo di lesioni verticali in corrispondenza delle porzioni spanciate della muratura, che tendono ad allungarsi e moltiplicarsi gradualmente con il peggioramento del dissesto.
  
  

Reticolo di lesioni verticali, probabilmente a schiacciamento. Foto Getty Images

In generale, lo schiacciamento di intere pareti si riconosce più difficilmente rispetto a quello di singoli pilastri, perché spesso il quadro fessurativo delle murature portanti è il risultato della sovrapposizione di più dissesti che agiscono contemporaneamente.

Inoltre, le lesioni dovute a schiacciamento spesso sono non passanti e meno vistose di quelle dovute a un terremoto o un cedimento del terreno, e tendono perciò a passare inosservate.

Consolidamento di colonne e pilastri con dissesto a schiacciamento

Il consolidamento di una colonna o pilastro con dissesto a schiacciamento prevede essenzialmente due operazioni: la sarcitura delle lesioni e l'applicazione di una cerchiatura, allo scopo di esercitare un'azione di confinamento e contrasto allo sforzo normale.



Il numero di elementi e il materiale che compongono le cerchiature variano in base alla gravità del dissesto.

La cerchiatura più semplice è costituita da fasce o profili di acciaio fissati con bulloni o saldature. Anticamente questi presidi (spesso tuttora in opera e perfettamente funzionanti) erano invece di ferro battuto e dotati di giunti a forchetta serrati da cunei o cavicchi infissi a forza.

Consolidamento di un pilastro con cerchiature di fibre di carbonio, by IDES

Le cerchiature metalliche sono efficienti ma pesanti alla vista e perciò risultano sconsigliate su colonne o pilastri decorati e/o in marmi pregiati.

Placcaggio con materiali compositi

Un'alternativa più versatile e performante è il placcaggio con materiali compositi, tra cui ad esempio le fibre di carbonio o CFRP (Carbon-fiber reinforced polymer) proposte dall'azienda Ides Fibre Di Carbonio.

A seconda della gravità dei dissesti, dello stato di conservazione dell’elemento e della resistenza da conseguire, l’intervento può prevedere la semplice applicazione di un certo numero di fasciature formate da nastri di CFRP (con una modalità di intervento simile alle cerchiature metalliche); oppure la sovrapposizione di due strati ortogonali di rinforzo.

Preparazione di una colonna per l'applicazione dei nastri di fibre di carbonio, by IDES

In quest'ultimo caso il primo strato, in direzione verticale, è generalmente generalmente costituito da una rete o tessuto formato da due strati di fibre sovrapposte perpendicolarmente.

Il secondo strato assume invece l’aspetto di una staffatura orizzontale formata da semplici nastri di CFRP posti a un interasse regolare ed eventualmente raffittiti alle estremità.

Inserimento di connettori di fibre aramidiche

In molti casi il sistema prevede anche l’inserimento di connettori di fibre aramidiche (una fibra sintetica formata da due monomeri, il PPD e i TDC), fibre di vetro o di carbonio, per assicurare la corretta adesione dei rinforzi alla superficie del pilastro.

Applicazione di fasciature di fibre di carbonio su una colonna di pietra, by IDES

Questi vengono disposti a quinconce e attraversano il pilastro da parte a parte, venendo inseriti in fori appositamente praticati e successivamente sigillati con resina epossidica.

I connettori hanno l’aspetto di sottili barre pultruse, cavi o trefoli, le cui estremità vengono sfilacciate, disposte a raggiera attorno al foro e quindi fissate con resina epossidica, esattamente come tutti gli altri tessuti o nastri.

Consolidamento strutturale di muri con l'inserimento di diatoni artificiali

Nei maschi murari in cui non risulta possibile l'installazione di fasciature con nastri di materiali compositi e/o per il consolidamento di intere pareti con paramenti poco ammorsati e soggette a schiacciamento, il metodo più indicato prevede l'inserimento di diatoni artificiali.
Nelle murature tradizionali, i diatoni consistono di conci di pietra che attraversano l'intero spessore murario, o almeno la maggior parte di esso.

I diatoni sono dunque fondamentali per un corretto ammorsamento tra i paramenti della parete. La loro presenza ostacola significativamente anche il verificarsi dei dissesti a schiacciamento.

Differenza fra diatoni artificiali ordinari e diatoni a espansione DIATONOS di Bossong

I diatoni artificiali sono generalmente costituiti dai cosiddetti tirantini antiespulsivi.

Le barre filettate

Si tratta di barre filettate di acciaio inox con un diametro normalmente compreso tra 10 e 20 mm, inserite in fori di diametro leggermente maggiore, appositamente praticati nella muratura con un trapano o una piccola trivella.

Le estremità delle barre vengono bloccate con rondelle larghe o piccole piastre metalliche e un bullone di dimensioni adeguate: usando una chiave dinamometrica è anche possibile controllare con precisione la forza di serraggio, per dare al tirantino una piccola pre-tensione. Il foro viene infine sigillato con malta di calce idraulica naturale NHL 3,5 oppure 5.

I fori sono disposti a quinconce o in file ordinate, con un interasse variabile a seconda delle caratteristiche della muratura e della gravità del dissesto.

Fori con estremità svasate per i diatoni artificiali DIATONOS di Bossong

Un'alternativa interessante ai tirantini anti-espulsivi e ai diatoni artificiali di pietra o cemento armato è il sistema DIATONOS di Bossong spa, basato sull'uso di diatoni artificiali a espansione in grado di esercitare sulla muratura circostante un'azione di compressione che ristabilisce il flusso originario delle tensioni.

L'intervento

L'intervento prevede l'esecuzione di fori con le estremità svasate, ottenuti grazie a carotaggi di diametro variabile.

All'interno dei fori vengono inserite delle speciali barre in acciaio inossidabile AISI 304, completamente o parzialmente filettate e dotate di una calza protettiva molto elastica, avente la funzione fondamentale di confinare la malta di iniezione, e di un tubicino per l'iniezione della stessa.

Inserimento delle barre per l'esecuzione dei diatoni artificiali DIATONOS di Bossong

Le barre sono completate anche da accessori specifici come tenditori a vite per il raccordo di due barre e piastre di fissaggio con relativi dadi e controdadi.

Una volta inserite le barre, all'interno del foro si inietta con una pressione controllata la speciale malta Presstec, una boiacca premiscelata a base cementizia a ritiro controllato e alta fluidità.

La calza, molto elastica, ha il compito specifico di contenere la malta iniettata, impedendo che si disperda nei giunti tra gli elementi della muratura o in altre lesioni e cavità, non riempiendo completamente in fori predisposti (fatto che potrebbe compromettere seriamente l'efficacia dell'intervento).

Diatoni artificiali DIATONOS di Bossong durante e dopo l'espansione della malta

In questo modo, si riesce invece ad attribuire le sollecitazioni desiderate nelle porzioni di muratura intorno a ciascun foro, creando diatoni artificiali molto efficienti.