fibra di carbonio

VILLA GASPARINI A SAN PROSPERO, MODENA Riparazione e miglioramento sismico con rete in GFRP


I danni derivanti dall’evento sismico del 2012 hanno dimostrato la vulnerabilità strutturale di un complesso architettonico a corte richiedendo un intervento di riparazione e di miglioramento sismico delle strutture eseguito con il sistema dell’intonaco armato con reti in GFRP (GlassFiber Reinforced Polymer).

Nella zona di San Prospero, in provincia di Modena, sorge Villa Gasparini, un edificio isolato caratteristico dell’architettura rurale della bassa pianura padana, disposto a corte chiusa a lato di una via principale.A seguito del sisma del 2012, i cinematismi fuori piano innescati dall’evento hanno evidenziato alcune murature non perfettamente ammorsate a causa, probabilmente, dall’accostamento di differenti fasi edificatorie. Il manufatto, realizzato in muratura portante in mattone pieno e malta a calce, e in alcune sue parti databile intorno al XV secolo, era stato oggetto negli anni ’70 di un importante intervento che aveva comportato il restauro generale delle murature e una ristrutturazione riguardante la sostituzione di vecchi solai con nuovi in travi Varese e tavelloni (piano primo), oltre alla sostituzione della copertura del padiglione centrale lato est con una nuova, anch’essa in travi Varese e tavelloni.

Analisi delle strutture

Villa Gasparini, complesso architettonico ad uso di civile abitazione (manica est) e in parte adibita a magazzino di prodotti agricoli, presenta una tipologia a corte che si sviluppa in altezza per 2-3 piani fuori terra (altezza 5,78-7,64-8,66 m ai diversi livelli) senza piani interrati.
“La muratura portante è classificabile come tessitura in mattoni e malta di calce.
La manica est è costituita da un padiglione centrale di 3 piani f.t. con copertura in solaio a travi Varese e tavelloni (comprensivo di cordolo sommitale in c.a.) con due ali più basse di 2 piani f.t. (copertura in legno), e termina con due padiglioni laterali più alti delle ali basse della medesima manica. Le maniche nord e sud hanno la medesima altezza dei due padiglioni laterali della manica est e medesima copertura in legno con capriate. L’edificio si chiude con una manica ovest più bassa di 2 piani f.t. con copertura anch’essa in legno a semplici puntoni spingente.
L’edificio conserva ancora degli orizzontamenti originari consistenti in volte a foglio con tiranti che coprono il porticato interno al cortile e alcune aree del piano terra, mentre i rimanenti orizzontamenti della parte di edificio destinata a deposito dell’attività agricola (piano primo) sono coperti con solai di più recente realizzazione con travi tipo Varese e tavelloni appoggiati superiormente, oppure con solai in putrelle e voltini. Al piano secondo f.t. dei padiglioni e delle maniche nord e sud sono presenti alcuni solai in legno a doppia orditura e tavolato in legno o piano in cotto.
Nella manica est destinata a civile abitazione sono presenti recenti solai in laterocemento.
Sono presenti tre nuclei scale in muratura che servono le diverse aree dell’edificio. Non sono presenti piani interrati.”


L’analisi della struttura esistente, sia in termini visivi sia condotta con l’ausilio di un programma di calcolo ha permesso ai progettisti di individuare le criticità strutturali del complesso architettonico e di evidenziare alcuni aspetti importanti ai fini della definizione dell’intervento. In particolare, la vulnerabilità sismica dell’edificio è emersa particolarmente sull’asse nord-sud, laddove l’analisi strutturale ha dimostrato la maggior resistenza dell’edificio, ma i danni rilevati in seguito all’evento del 2012 sono derivati dalla lieve deviazione dell’azione sismica verso l’asse est-ovest.
A seguito delle vulnerabilità rilevate sull’edificio, i progettisti hanno definito interventi puntuali volte alla loro limitazione o mitigazione. In particolare, da un estratto della relazione tecnica, gli elementi di analisi e di progetto sono riassumibili in sintesi come segue.

“ […]
1) Edificio storico con assenza di presidi antisismici, quale ad esempio l’assenza di tiranti, in quanto l’intera struttura muraria è stata edificata con dimensionamenti relativi ai soli carichi verticali;
2) Coperture in legno spingenti, che hanno contribuito all’innesco dei pericolosi cinematismi fuori piano nelle pareti evidenziate dagli allegati grafici;
3) Presenza di solai non sufficientemente rigidi, ma sufficientemente ben ammorsati alle murature nella loro direzione di orditura (compreso il buon contributo offerto dalle catene delle volte del piano primo) tale da contribuire positivamente alla limitazione dell’altezza di innesco dei cinematismi fuori piano di alcune facciate esterne;
4) Verifica allo SLV dell’edificio, già allo stato attuale, lungo l’asse nord-sud (asse di maggior sviluppo longitudinale), come hanno dimostrato i limitati lesionamenti sviluppatisi nel piano di alcune pareti senza compromettere la stabilità dell’edificio, e come hanno dimostrato anche le modellazioni numeriche eseguite col software 3Muri (asse x del modello);
5) Vulnerabilità sismica allo stato di fatto dell’edificio lungo l’asse est-ovest, ortogonale alle maniche più lunghe dell’edificio (asse y modello numerico software 3Muri) poiché nella direzione di minor rigidezza e resistenza nel piano delle pareti.
6) Simmetria generale dell’edificio, che ha permesso un comportamento resistente omogeneo dell’intera struttura limitando i danni durante il sisma del 2012;
7) Presenza di pareti di facciata notevolmente lunghe e con una notevole lunghezza, libera di inflessione longitudinale, poiché nello schema strutturale originario dell’edificio mancano sufficienti pareti ortogonali, ben ammorsate, tali da poter spezzare la lunghezza complessiva delle facciate (oltre i 40 metri) e quindi garantire un contrasto al ribaltamento delle facciate e limitare l’estensione longitudinale dei cinematismi, come al contrario è emerso durante il sisma del 2012. […]”

INTERVENTO CON SISTEMI FIBRE NET

Il progetto realizzato ha inteso eliminare le principali vulnerabilità sismiche che l’edificio ha evidenziato durante il sisma del 2012 e riguardanti principalmente cinematismi fuori dal piano, innescati per lo più dall’azione spingente della copertura lignea.
Pertanto, verificate le condizioni di carico delle strutture secondo le NTC 2008, sono state seguite le riparazioni degli elementi danneggiati, un rafforzamento locale con interventi puntuali ed il rifacimento delle coperture lignee interessate in modo tale da non renderle più spingenti.
A fronte delle criticità emerse, gli interventi previsti in progetto hanno utilizzato le tecnologie Fibre Net ritenute adeguate agli obiettivi di miglioramento necessari.
In particolare, l’utilizzo del sistema di rinforzo BETONTEX®-EPOXY, costituito da nastri unidirezionali in fibra di carbonio di Fibre Net, è stato abbinato alla tecnica dell’intonaco armato, SISTEMA RI-STRUTTURA di Fibre Net, realizzato con rete in GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer).
L’intervento, infatti, ha visto la posa di cerchiature con nastri in fibra di carbonio per confinare le pareti oggetto di cinematismi lungo il primo e terzo piano f.t., congiuntamente al rinforzo delle medesime mediante posa di intonaco armato con reti in FRP legate con corde floccate trasversalmente allo spessore della muratura. Le verifiche di calcolo condotte dai progettisti hanno dimostrato che la presenza combinata dei due sistemi ha soddisfatto i valori utili per cinematismi fuori dal piano.
Anche le lesioni innescate nel piano delle pareti sono state consolidate con l’inserimento dell’intonaco armato.

Il rinforzo con SISTEMA BETONTEX-EPOXY è stato realizzato posando nastri unidirezionali di fibra di carbonio in fasce seguendo la disposizione indicata in progetto e secondo il ciclo di posa richiesto.
In particolare, dopo l’applicazione e l’asciugatura del primer epossidico a preparazione delle resine adesive è stato steso un primo strato sottile di resina tixotropica di impregnazione. Successivamente è stato posato il rinforzo unidirezionale in carbonio avendo cura di passare l’intera superficie con “rullo frangibolle” fino alla completa fuoriuscita dell’aria fra nastro e supporto di posa. Infine, si è proceduto alla stesura sull’intera superficie di un secondo strato di resina impregnante all’applicazione di sabbia di quarzo asciutta sulla resina fresca in modo da ottenere un’adeguata superficie di adesione per il successivo strato di finitura eseguito con malta di calce.
L’intervento di rinforzo con la tecnica dell’intonaco armato, SISTEMA RI-STRUTTURA, è stato realizzato con rete in GFRP maglia 66x66mm posata insieme ad angolari e connettori anch’essi in GFRP, su entrambe le facce delle murature perimetrali degli edifici e sulle murature portanti interne, per una superficie totale di circa 2800 mq. La rete in GFRP applicata su entrambi i lati dei paramenti murari, è stata collegata trasversalmente da connettori, anch’essi in GFRP, in modo tale da garantire l’ottimale collaborazione fra rinforzo e supporto murario, migliorando quindi le caratteristiche meccaniche (resistenza al taglio) della struttura. L’intonaco è stato realizzato utilizzando una malta a base di calce idraulica naturale, in coerenza con i materiali e i metodi di intervento storicamente presenti.
La scelta del sistema è stata effettuata tenendo presente la priorità di garantire, oltre alle necessarie prestazioni meccaniche e di resistenza, la caratteristica di durabilità dell’intervento al variare delle condizioni climatiche nonché della traspirabilità delle superfici interessate.

Infine, l’esistente vulnerabilità sismica dell’edificio lungo l’asse est-ovest è stata ridotta sia con il consolidamento eseguito con l’intonaco armato su alcune murature sia con la posa di telai in acciaio (putrelle) in asse ortogonale alle maniche est-nord-sud per migliorare il controventamento, soprattutto ortogonalmente alla manica est che rappresenta la direzione più vulnerabile dell’edificio.

SCHEDA CANTIERE

OGGETTO_progetto di miglioramento sismico di un edificio residenziale denominato Villa Gasparini e servizio attività agricola
LOCALITA’_Comune di San Prospero, Modena
COMMITTENTE_Privato
PROGETTISTA ARCHITETTONICO_ing. Davide Trizzino, Reggio Emilia
PROGETTISTA STRUTTURALE_ing. Maurizio Trizzino, Reggio Emilia
IMPRESA APPALTATRICE: Costruzioni Giovanni Neri Srl
REALIZZAZIONE_2015

MATERIALI E SISTEMI FIBRE NET

per CONSOLIDAMENTO con SISTEMA BETONTEX-EPOXY
FB-RC01_Primer – Resina epossidica a bassa viscosità ed elevate capacità di penetrazione per preparazione tessuto e per impregnazione cavo
FBE-RC02_Adesivo impregnante – Resina epossidica tissotropica per impregnazione tessuti
FB-TIE50CA-HT8_Corda in fibra aramidica con anima in fibra di carbonio HT, peso 45 g/m
FB-GV33OU-HT020_Rinforzo unidirezionale in fibra di carbonio ad alto modulo, peso 300g/mq, 240 GPa, alta tenacità, larghezza nastro 20.
FB-RC30/3-600_Adesivo – Resina epossidica tissotropica per inghisaggio cavo, cartucce 600g

>per CONSOLIDAMENTO con SISTEMA RI-STRUTTURA

rete in GFRP maglia 66×66 mm, angolari in GFRP maglia 33X66 mm e connettori in GFRP