DISSESTI per consolidamenti inappropriati
Anche se la serie di post sui dissesti più ricorrenti degli edifici storici è ormai conclusa, vorrei dedicare un post aggiuntivo ai dissesti causati da consolidamenti inadeguati: si tratta di un argomento molto importante per evitare il ripetersi di tipologie di intervento ormai riconosciute dannose.
CEMENTO ARMATO, miglioramento sismico ed edifici tradizionali
Attualmente si sa che negli interventi di restauro strutturale e miglioramento sismico di un edificio tradizionale il cemento armato va utilizzato con grande prudenza e solo in alcuni casi molto particolari.
In passato però questo non era così, perché la normativa in materia di prevenzione del rischio sismico (e in particolare i Decreti del Ministero dei Lavori Pubblici del 2 luglio 1981 e del 16 gennaio 1996) rendeva praticamente obbligatorio il ricorso massiccio ai cordoli di cemento armato sia di piano, generalmente ricavati in breccia nello spessore della muratura portante, che sommitali; ai solai in latero-cemento; alle cappe estradossali delle volte in calcestruzzo armato e ai diatoni artificiali nel caso di muri con paramenti non ben ammorsati.
Questi interventi, purtroppo ancora molto numerosi negli edifici tradizionali delle zone sismiche “consolidati” alcuni decenni or sono, hanno dimostrato tutti i loro limiti in occasione dei terremoti dell’Umbria, dell’Aquila e di Amatrice.
Infatti, negli edifici consolidati con l’uso massiccio del cemento armato si sono riscontrati:
Crolli totali o parziali a causa dei cordoli sommitali e delle solette di copertura, spesso molto alte e perciò particolarmente rigide e pesanti. Il fenomeno è causato del cosiddetto effetto trave (Foto 1), che negli edifici con murature disordinate in pietrame provoca lo sgretolamento delle murature dei cantonali (Foto 2) o, nei casi più gravi, il crollo parziale (Foto 3) o totale dell’ edificio (Foto 4). Questo fatto è dovuto al maggior peso e rigidità del cordolo sommitale, che durante una scossa di terremoto si comporta come il peso di un sismografo oscillando molto meno e in controfase rispetto alla muratura sottostante. Gli edifici con murature scadenti, in pietrame con tessitura disordinata e/o con due paramenti non correttamente ammorsati sono particolarmente vulnerabili.
Gravissime lesioni in corrispondenza dei cordoli di piano (Foto 5).
Un cordolo in breccia ricavato nella muratura è infatti estremamente dannoso per quattro motivi (Foto 6):
- indebolisce la muratura già in condizioni normali (statiche) e provoca una distribuzione eccentrica dello sforzo normale (Foto 4), favorendo l’instabilità della muratura che si manifesta con i tipici spanciamenti e lesioni verticali;
- durante il terremoto genera anch’esso un effetto trave favorendo specifici cinematismi di collasso fuori piano (I modo) e in particolare la flessione verticale della parete (Foto 7) con ribaltamento completo della stessa nei casi più gravi;
- ovviamente diminuisce la sezione resistente della muratura (corollario del punto 1);
- è un intervento praticamente irreversibile perché demolire il cordolo di cemento e ricostruire la muratura è un’operazione costosissima e spesso difficilmente attuabile.
Inoltre la malta cementizia del calcestruzzo, essendo piena di sali solubili, favorisce la formazione di efflorescenze e sub-efflorescenze saline, con conseguenti gravi danni agli intonaci tradizionali, ai giunti di malta della muratura e agli eventuali apparati decorativi.
Un esempio di CONSOLIDAMENTO INADEGUATO
Recentemente, passeggiando per il paese di Stenico in provincia di Trento ho potuto esaminare da vicino una casa rurale tradizionale trentina in corso di ristrutturazione ormai da molti anni, consolidata con l’uso praticamente esclusivo del cemento armato.
Si tratta di un intervento, eseguito in economia e senza l’adeguata supervisione di un tecnico esperto di restauro strutturale, molto significativo dal punto di vista didattico.
Le operazioni sconsigliabili sono infatti numerose e hanno comportato:
- La costruzione di un cordolo sommitale in cemento armato (Foto 8 e 9) in sostituzione delle tradizionali coperture di queste case, formate da una carpenteria lignea molto elaborata semplicemente appoggiata sulle murature perimetrali. Questa operazione risulta particolarmente invasiva in questi edifici, perché l’ultimo piano, generalmente adibito a fienile, si caratterizzava per le sue ampie bucature e i maschi murari particolarmente snelli: in caso di terremoto l’effetto trave risulterebbe quindi particolarmente rovinoso.
- La sostituzione degli originari architravi delle finestre (Foto 8 e 9), in legno o a piattabanda, con altri probabilmente in c.a. L’intervento è visibile esternamente per il tamponamento in blocchi di laterizio di tipo “foratini”.
- La probabile costruzione di un cordolo di piano in breccia, non visibile esternamente se non per le code di rondine (Foto 10, 11 e 12), ancoraggi a intervalli regolari che attraversano l’intero spessore della muratura.
- La creazione di una morsa artificiale in cemento armato per collegare due corpi di fabbrica, molto probabilmente non contemporanei tra loro, semplicemente accostati (Foto 13). L’operazione, non del tutto errata dal punto di vista concettuale – risulta però mal eseguita perché un unico punto di collegamento risulta ovviamente insufficiente, mentre la presenza di un concio artificiale in cemento armato favorisce l’innesco di lesioni a taglio o fenomeni di ribaltamento, aggravando anche la possibile disgregazione della muratura con espulsione del paramento esterno.
- La creazione di un architrave in cemento armato, particolarmente alto e massiccio, in corrispondenza di un’ampio portone della facciata principale attualmente adibito a garage: anche in questo caso si potrebbe generare un effetto trave, che potrebbe frantumare la muratura dei piedritti dell’apertura con conseguente crollo della facciata sovrastante.
- Il deciso assottigliamento dei maschi murari tra le finestre dei piani alti, con un drastico aumento delle possibilità di ribaltamento della facciata in caso di terremoti perpendicolari (meccanismi di danno di I modo) o della formazione di rovinose lesioni a taglio diagonale in caso di terremoto parallelo (meccanismi di danno di II modo).
Questo intervento ha inoltre probabilmente creato alcune lesioni con andamento verticale (Foto 14, 15, 16 e 17 – linee blu e gialle), che uniscono le finestre di piani alti creando soluzioni di continuità della muratura da cielo a terra: si tratta di lesioni molto comuni in queste case, anche non consolidate, dovute agli eccessivi carichi verticali in una muratura molto scadente di pietrame disordinato.
Foto 1 – Schematizzazione dell’effetto trave in presenza di cordoli sommitali in cemento armato, il cui maggior peso e rigidezza durante il terremoto provoca oscillazioni in controfase rispetto alla muratura sottostante, con conseguente disgregazione della stessa soprattutto in corrispondenza dei cantonali.
Foto 2 – Edificio con gravi danni dovuti alla presenza di cordoli di piano e sommitali in cemento armato, che hanno provocato il completo crollo dello spigolo destro e il taglio della muratura immediatamente sottostante al cordolo sommitale.
Foto 3 – Chiesa ad aula unica con ribaltamento della facciata laterale: il cordolo in cemento armato sommitale, pur rimasto integro, non ha impedito il cinematismo di collasso.
Foto 4 – Crollo completo di una casa unifamiliare: il cordolo sommitale e la soletta di copertura in cemento armato, ancora perfettamente integri, hanno provocato la totale disgregazione delle murature in pietrame.
Foto 5 – Effetto di un cordolo di piano ricavato per rottura della muratura portante in pietrame disordinato: A) realizzazione della breccia: le tensioni migrano nel paramento esterno; B) realizzazione del solaio appoggiato solo sul paramento interno e chiusura della breccia, che però non basta a ristabilire l’equilibrio originario; C) collasso in fase sismica.
Foto 6 – Municipio di Sant’Agostino (Ferrara), successivamente demolito: parziale crollo della muratura portante perimetrale dovuto alla presenza di una scala interna in cemento armato posteriore all’edificio.
Foto 7 – Cinematismo di collasso per flessione verticale della muratura, che può venire aggravato dalla presenta di cordoli di piano in breccia.
Foto 8 – Probabile cordolo sommitale in cemento armato parzialmente nascosto dal paramento esterno della copertura e sostituzione degli architravi delle finestre con altri in c.a. Stenico (Trento), casa nel centro storico.
Foto 9 – Cordolo sommitale in cemento armato particolarmente spesso e pesante e sostituzione degli architravi delle finestre con altri in c.a. Stenico (Trento), casa nel centro storico.
Foto 10 – Probabile ancoraggio a corda di rondine di un cordolo di piano in c.a. ricavato in breccia nella muratura. Stenico (Trento), casa nel centro storico.
Foto 11 – Probabili brecce nella muratura in pietrame (cerchi rossi) per l’ancoraggio di un cordolo di piano in c.a. ancora da eseguire. Stenico (Trento), casa nel centro storico
Foto 12 – Ancoraggi puntiformi a corda di rondine di un cordolo di piano in cemento armato
Foto 13 – Morsa artificiale in cemento armato ricavata in breccia per il collegamento di due corpi di fabbrica non contemporanei. Stenico (Trento), casa nel centro storico.
Foto 14, 15, 16 e 17 – Lesioni verticali (linee blu e gialle) dovute agli eccessivi carichi verticali in una muratura molto scadente: la situazione è stata aggravata dal cordolo sommitale in c.a. Stenico (Trento), casa nel centro storico.
Fonti delle fotografie
Le Foto 2 e 3 sono tratte dal Rapporto fotografico dei danni subiti da alcuni edifici a seguito del sisma del centro Italia del 2016 dell’ente di ricerca RELUIS, visibile a questo link.
Le Foto 1 e 6 sono tratte dal volume I del Manuale delle murature storiche, DEI Tipografia del Genio Civile.
La Foto 7 è tratta da un post del sito Ingegnieri.info, visibile a questo link.
La Foto 12 è tratta dalla Guida agli interventi sugli edifici del Comune di Prato, visibile a questo link.