Transcript 17-volte

Archi e volte
Le volte
"Le volte sono coperture arcuate (...) formate con pietre mattoni
od altri materiali, insieme cementati od in altra maniera
collegati, sì da formare una struttura stabile nella sua posizione
per effetto di una pressione che si verifica tra i singoli elementi
che la compongono e per effetto della contropressione eguale
ed oppostamente diretta che esercitano gli appoggi, contro i
quali viene trasmessa la pressione della volta."
Cavalieri San Bertolo, 1826-27
Le strutture voltate possono avere svariate forme geometriche,
da quelle semplici a quelle più complesse, originate
dall'intersezione di volte semplici.
La conoscenza delle tecniche di costruzione delle volte è
basilare per comprenderne i meccanismi resistenti.
I meccanismi resistenti dipendono sia dalla forma geometrica
della volta che dalla tessitura, cioè da come sono disposti gli
elementi.
Le volte hanno una discreta capacità di adattarsi agli
assestamenti delle strutture portanti, grazie alla presenza dei
giunti di malta, molto deformabili.
Nelle volte, la presenza di un quadro fessurativo rappresenta
un minor problema.
Quello che desta preoccupazione è la presenza di
avvallamenti, che compromettendo la forma, vanno a
compromettere il funzionamento della volta.
L'analisi dei dissesti e l'interpretazione del quadro fessurativo
devono essere basate su indagini sufficientemente
approfondite, eventualmente coadiuvate da un confronto con
la manualistica per riconoscere la tecnica costruttiva ed il
livello di applicazione della regola dell'arte.
"Gli archi e le volte si
sostengono pel contrasto
laterale che si sviluppa
tra i loro conci. Ne deriva
che, per la stabilità, la
curva delle pressioni
dev'essere posta entro i
limiti di nocciolo onde le
sezioni risultino
compresse in tutta la loro
estensione superficiale e
che le tensioni non
debbono superare il
carico di sicurezza del
materiale."
S. Mastrodicasa
La stabilità della volta dipende quindi dalle condizioni:
• i vincoli devono essere in grado di contrastare
efficacemente le azioni trasmesse dalla volta: tramite una
buona rigidezza a pressoflessione del muro o con la
presenza di catene o contrafforti
• la risultante delle pressioni si deve collocare all'interno del
nocciolo di ciascuna sezione in maniera che il concio risulti
compresso
• le tensioni non devono superare i limiti di resistenza dei
materiali
Dissesti degli archi e delle
volte causati dai cedimenti
delle imposte
I cedimenti dei muri di imposta di archi o volte possono:
• dipendere da fattori esterni (es. cedimento fondale) ed
allora occorre intervenire sulle cause dei cedimenti e, se
necessario, consolidare i muri
• essere provocati dalla spinta stessa delle volte che vi si
attestano
Il cedimento del muro di
imposta può non
dipendere dalla spinta
esercitata dalla volta:
cedimenti di fondazione,
schiacciamento delle
strutture sottostanti, ...
L'arco o la volta
subiscono un moto di
trascinameno che ne
determina il
lesionamento.
Cedimenti provocati dalla spinta delle volte
Le spinte esercitate contro le pareti sono generalmente
accettabili per le pareti dei piani più bassi, dove lo sforzo di
compressione è piuttosto elevato (quanto più lo sforzo normale
è elevato, tanto più la risultante ha direzione vicina alla
verticale): per questo motivo nell'edilizia storica raramente si
trovano strutture voltate ai piani più alti degli edifici.
Se le strutture spingenti sono realizzate in successione su vani
contigui, la mutua azione di contrasto garantisce la stabilità.
I problemi possono esistere per le volte terminali.
Il cedimento della parete d'imposta può essere accompagnato
dal distacco delle volte dalla parete stessa; la fessurazione
delle volte dipende dalla loro forma e disposizione.
Nelle volte a botte e a crociera, con le generatrici ortogonali
alla parete, i distacchi si stabiliscono all'innesto col muro.
Nelle volte a crociera proseguono nelle costole e poi nelle
falde.
Altra conseguenza dei
cedimenti laterali della parete,
può essere la depressione della
volta:
• nella volta a botte con le
generatrici parallele alla
parete inflessa
• nelle volte a vela, a schifo,
a padiglione.
Quando il dissesto della volta dipende dal cedimento del muro
d'imposta, occorre innanzi tutto intervenire su questo.
Se il cedimento è dovuto alla spinta, occorre neutralizzarla;
l'intervento più agevole è l'inserimento di tiranti (attenzione ai
possibili effetti negativi sulle volte).
Se non è possibile (per
motivi di altezza libera, ad
es) inserire tiranti alla quota
d'imposta, si possono inserire
all'estradosso; risultano meno
efficaci: vincolano il muro
ma non assorbono
completamente la spinta.
Tiranti estradossali con imbracature
tirante estradossale A-A' + tiranti C1-D e C1'-D' posti in tensione
per assorbire la spinta
il tirante A-A' è poco rigido, sotto l'azione delle componenti
verticali P2 cede
effetto negativo perché i carichi verticali sono riportati in D e D'
Riduzione della
spinta mediante
telaio metallico
qui il tirante è rigido
perciò i carichi verticali
non sono riportati
all'arco ma alle
murature di imposta
Buona cosa, quando è
possibile, la realizzazione
di contrafforti o speroni.
Valida anche la
costruzione di archetti di
scarico
Se il cedimento dipende da altre cause, gli interventi sono quelli
specifici
Cedimenti spontanei delle volte
Curva delle pressioni esterna al nocciolo:
la notevole eccentricità della risultante determina eccessivi
sforzi di compressione in uno dei lembi provocando dissesti
propri della volta (indipendenti dalla stabilità delle imposte).
Volte con elevato rapporto freccia/luce (specie in presenza di
riempimento pesante):
la curva delle pressioni si solleva alle reni provocandone la
depressione ed in conseguenza il rialzamento della chiave; in
tali condizioni è alto il rischio di crollo improvviso
Volte ribassate:
il fenomeno è l'inverso: rialzamento delle reni e depressione
della chiave
Non è opportuno l'inserimento di catene per frenare le deformazioni
dovute alla depressione o rialzamento degli archi e delle volte.
La forza introdotta con il tiraggio tende ad aumentare anziché
ridurre i dissesti.
Nel rialzamento delle reni e depressione della chiave:
la situazione della sezione in chiave è migliorata, ma alle reni
l'eccentricità aumenta
Nel rialzamento della chiave e depressione delle reni: il
fenomeno procede in verso opposto.
E' sconsigliabile l'inserimento di
biette nei giunti intradossali delle
volte e degli archi fessurati:
si abbassa la curva delle pressioni, il
che va bene in chiave ma non alle
reni (come nel caso del tirante)
Anche gli interventi sulle volte devono essere il più possibile
rispettosi del sistema costruttivo originario: devono tendere a
ripristinare la funzionalità dell'elemento strutturale senza alterare
il comportamento statico globale.
Gli elementi che costituiscono la volta sono in equilibrio sotto le
azioni trasmesse dagli elementi adiacenti: intervenire a
modificare l'entità delle azioni significa turbare questo equilibrio
con possibili effetti dannosi.
La riduzione degli sforzi di contrasto, la rimozione del
riempimento e del rinfianco possono compromettere seriamente
la stabilità della volta.
Un esempio: la realizzazione di una soletta rigida in cemento
armato sull'estradosso della volta, ancorata a cordoli in breccia
ricavati nelle murature perimetrali.
La volta in c.a. tende a sostituirsi alla volta sottostante,
assorbendo buona parte dei carichi e trasferendoli direttamente
alle murature; nella volta inferiore viene a mancare la forza di
compressione; si può verificare il distacco degli elementi della
parte centrale.
Gli interventi devono essere i più leggeri possibile
compatibilmente con la natura del dissesto e l'entità del degrado.
Spesso l'assetto statico delle volte non è totalmente
compromesso: in tali casi si possono:
effettuare interventi locali di sostituzione delle porzioni di
muratura plasticizzate,
se occorre, recuperare il profilo originario,
quindi intervenire sulle cause dei dissesti rinforzando le
imposte.
Controsoletta in cemento armato
Il modo valido di utilizzare il sistema della controsoletta in c.a.
è quello di realizzarla di spessore ridotto (poco rigida) e
collaborante con la struttura (connettori a taglio)
Sistema CAM
Interventi con nastri in FRP
Cattedrale di Città di
Castello (PG)
Fasciatura con fibre FRP dell’estradosso di cupole in muratura
Cattedrale di Città di
Castello (PG)
Fasciatura con fibre FRP dell’estradosso di cupole in muratura
Ospedale Umberto I
Roma
Rinforzo delle volte e delle pareti portanti con CFRP
TEC. INN. S.r.l. - via Gagarin 73
06070 San Mariano - Perugia
Tel: 0755170096 Fax:
0755178358
Ponte San Pietro Cariano (VR)

Rinforzo con fibre FRP dell’intradosso dell’arco
Rinfianchi cellulari
Nelle volte, il rinfianco è necessario per
impedire lo sfiancamento della volta,
dovuto alla componente orizzontale delle
pressioni; nelle volte di buona fattura
veniva realizzato per contrasto con
riempimenti non eccessivamente pesanti:
controvoltine (procelle)
vasi di terracotta muretti trasversali (frenelli)
Più spesso le volte venivano caricate con enormi masse di
rinfianco costituite da materiale incoerente: serviva da
riempimento per raggiungere la quota del pavimento.
Il carico eccessivo può provocare il superamento dei limiti di
resistenza dei materiali e dar luogo a fenomeni di dissesto.
Se questi fenomeni sono in fase iniziale si può porre rimedio:
si puntella
si toglie il riempimento pesante
si sostituisce con rinfianco cellulare
I rinfianchi cellulari sono costituiti da una serie di muretti
(frenelli) normali alle generatrici delle falde, sormontati da una
struttura piana a sostegno del pavimento.
Disposizione dei
frenelli
Nelle volte di grandi dimensioni, i frenelli possono essere
disposti sia nella direzione delle generatrici che in direzione
normale.
Lo spessore dei frenelli è opportuno che sia uguale a quello della
volta.
I frenelli vengono collegati all'estradosso della volta tramite
chiodi che ne impediscono lo scorrimento reciproco.
Le camere d'aria del sistema cellulare non devono essere
ermetiche, ma intercomunicanti, in modo da evitare pressioni e
depressioni dell'aria causate dalle variazioni termiche.
Vantaggi:
alleggerimento della volta (minor cimento dei materiali)
aumento di resistenza perché i frenelli collaborano con le
strutture della volta
riduzione della spinta sulle murature d'imposta
Demolizione e ricostruzione
Se il dissesto è grave occorre demolire e ricostruire:
• costruzione di sbadacchiature in modo da neutralizzare
l'eventuale spinta delle volte adiacenti
• costruzione di centine che seguano il profilo intradossale
• costruzione di un sottopalco di sicurezza
• costruzione di un palco superiore di lavoro
• demolizione del pavimento e del materiale di riempimento; si
lasciando eventualmente le murature di rinfianco
• demolizione della volta con procedimento inverso a quello di
costruzione
• ricostruzione
Lo stesso procedimento si segue per demolizione e
ricostruzione parziale
Consolidamenti provvisori
necessari in presenza di deformazioni, in attesa del
consolidamento definitivo
Riferimenti bibliografici
Carbonara: "Trattato di restauro architettonico"
Mastrodicasa S.: "Dissesti statici delle strutture edilizie", Hoepli,
1993