L置so dei materiali compositi per il restauro delle strutture lignee: una ricognizione

L'articolo intende riassumere lo stato delle conoscenze relative all’utilizzo dei materiali compositi e fibro-rinforzati nel restauro delle strutture lignee. Ci si limiterà a riferire unicamente sugli interventi sui soli elementi strutturali lignei, quindi in buona sostanza ai solai e alle capriate. Attraverso l’esposizione di alcuni casi applicativi tipo, si esamineranno i problemi che questo genere di interventi solleva: problemi sia strettamente tecnici che teorici – inerenti cioè le problematiche proprie alla teoria del restauro e della conservazione.

Esempio di consolidamento di solaio ligneo mediante travi pultruse FRPCome sempre accade nel campo del restauro, ogni soluzione tecnica ad un problema strutturale va esaminata alla luce di quelle che sono le esigenze della conservazione, per cui è indispensabile di volta in volta una rigorosa verifica di compatibilità.
Come è noto, i vantaggi del ricorso ai materiali fibro-rinforzati sono riferibili alle elevate proprietà meccaniche (in particolare alla grande capacità di resistere a trazione), alla leggerezza, alle ridotte dimensioni, all’adattabilità ad ogni tipo di profiloEdificio Siaz, Trevi, Perugia geometrico. Tutte caratteristiche che rendono interessante il loro utilizzo anche quando la struttura non necessita di restauro o di consolidamento ma - come nel caso di una modifica della destinazione d’uso che prescriva maggiori carichi di esercizio - di un miglioramento della sua capacità portante. Altrettanto può dirsi per il caso del miglioramento del comportamento sismico delle strutture.
Viceversa, le maggiori perplessità rispetto all’utilizzo degli FRP nel nostro campo sono da ravvisarsi nel non ancora esauriente insieme di dati sperimentali in merito alla durabilità di questi materiali nel medio-lungo periodo e alla loro compatibilità con i materiali cui si applicano.
Nonostante il campo sia in veloce evoluzione e grandi progressi siano stati fatti negli ultimi anni, va aggiunto che la normativa tecnica di riferimento non costituisce una sfera totalmente esaustiva. Al momento, per l’impiego degli FRP sono disponibili – oltre alle norme emanate dalla Commissione Beni Culturali UNI NORMAL - la “Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri per la valutazione eEsempio di utilizzo di lamina in CFRP la riduzione del rischio sismico del patrimonio culturale” del 12.10.2007, e le istruzioni e gli studi pubblicati dal CNR – la CNR-DT 200/2004 “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati” e la CNR-DT 201/2005 “Istruzioni per Interventi di Consolidamento Statico di Strutture Lignee mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati”. Le “Linee Guida per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Collaudo di Interventi di Rinforzo di Strutture di c.a., c.a. precompresso e murarie mediante FRP” - emanate dal Ministero dei Lavori Pubblici per rispondere al dettato del paragrafo 4.6 del DM 14/1/08 “Norme tecniche per le costruzioni”, che a sua volta classificava gli FRP tra i “materiali innovativi” – non si occupano delle strutture in legno.

Uno dei benefici che rendono l’accoppiamento legno-FRP particolarmente interessante è quelloPalazzo Nobili, Lucca di minimizzare l’impatto visivo degli interventi, specie quando non si è in presenza di strutture decorate o intagliate. Il vantaggio ottenibile dall’utilizzo di barre, lamelle e nastri in fibre di carbonio come rinforzo di travi lignee varia notevolmente in funzione delle caratteristiche del legno, delle dimensioni geometriche e della forma della sezione. In linea generale si può rilevare che risultati importanti si possono ottenere per il rinforzo degli elementi dell’orditura secondaria, dove le ridotte dimensioni portano facilmente a significativi effetti del rinforzo. Studi attendibili accertano che per gli elementi principali i benefici sono dell’ordine del 40-50% in termini di carico ultimo, e fino al 20-25% in termini di incremento di rigidezza. Allo stesso tempo, altri studi sperimentali sostengono che l’apporto del FRP è consistente soprattutto quando la deformazione del materiale entra nel campo non-lineare.
Gli interventi di rinforzo con nastri incollati al lembo inferiore dell’elemento strutturale ligneo consentono anche di limitare l’influenza di eventuali difetti (come i nodi) in zona tesa, particolarmente dannosi e causa di rotture premature del materiale. Altre possibili applicazioni degli FRP possono essere rappresentate dagli interventi in corrispondenza delle testate delle travi lignee per il collegamento con le murature perimetrali, e quelle di rinforzo dell’orditura secondaria allo scopo di irrigidire il solaio. Quanto all’esigenza di incrementare sostanzialmente la capacità portante di un solaio o la sua rigidezza flessionale, gli interventi finora effettuati forniscono una casistica molto ampia che va dalla semplice applicazione di nastri sull’intradosso al rinforzo delle travi in zona estradossale mediante vere e proprie travi pultruse in GFRP.
Per ciò che riguarda le capriate, appare interessante la possibilità di utilizzare gli FRP per restituire agli elementi costituenti la mutua coesione, o per incrementare la resistenza a taglio dell’incavallatura nella zona della connessione con i muri d’ambito.


Bibliografia
Hosea Scelza, L’uso dei materiali compositi per il restauro delle strutture lignee: una ricognizione, in "Gestione integrata dei beni culturali: la Politica del Restauro", XVIII Salone dell'Arte del Restauro e della Conservazione dei Beni Culturali e Ambientali (Ferrara 30 marzo-2 aprile 2011), MiBAC, Roma 211, pp. 236-237.

 

Pag. pubblicata in data 29.06.2011

Esempio di consolidamento di solaio ligneo mediante travi pultruse FRPPalazzo Elmi Pandolfi, Foligno, consolidamento del solaio ligneo decoratoPalazzo Collicola, Spoleto, PerugiaEdificio Siaz, Trevi, PerugiaEsempio di utilizzo di lamina in CFRPPalazzo Nobili, LuccaEdificio per civile abitazione, Milano