L’ancoraggio negli edifici storici

Ancoraggi, connessioni e cuciture possono essere solidarizzati alla muratura o al legno con iniezioni di malte o resine.
A seconda dell’applicazione e del tipo di manufatto su cui si deve intervenire può essere necessario intervenire con modalità differenti per realizzare ancoraggi iniettati: le operazioni di iniezioni con resina sono relativamente semplici nel caso in cui le lunghezze di ancoraggio siano inferiori a 1,00 -1,50 metri mentre, per lunghezze superiori, si deve ricorrere all’iniezione di malte cementizie compatibili con i materiali originari.
La tixotropia delle resine abitualmente utilizzate per gli ancoraggi garantisce dalle eccessive dispersioni negli interstizi della muratura ma, per i tempi brevi di indurimento, complica la fase di estrusione in profondità.
L’utilizzo, invece, di resine epossidiche pure caratterizzate da lunghi tempi di indurimento e manipolazione offre in questo senso le migliori prestazioni e consente di raggiungere profondità di ancoraggio superiori.
Al contrario, le malte, caratterizzate da una maggiore fluidità, sono facilmente iniettabili ma possono disperdersi attraverso gli interstizi delle murature, i vuoti e le lesioni, impedendo il riempimento del foro e quindi non garantendo l’ancoraggio.
Una soluzione a tali problematiche è possibile mediante l’applicazione di una specifica e innovativa tecnologia, introdotta recentemente in Italia dalla Bossong SpA, che prevede una speciale “calza” in tessuto che avvolge la barra metallica e che garantisce il totale controllo dell’iniezione e l’aderenza con il substrato su tutta la lunghezza.
Le connessioni con resina permettono la realizzazione di piccoli fori nel substrato, con diametri solo di qualche millimetro superiori a quelli dell’elemento metallico, dunque poco invasivi ed al limite reversibili mediante una perforazione di diametro superiore; per le applicazioni con malta sono invece necessari diametri maggiori che richiedono l’utilizzo di particolari carotatici con sonda diamantata funzionanti a sola rotazione.
Se da un lato vi sono motivazioni tecniche, teoriche, che permettono di distinguere quando l’ancoraggio debba essere realizzato con resina o con malta cementizia, non sempre, nelle applicazioni pratiche tale limite è ben definito, entrando in gioco molti altri fattori quali la compatibilità con i materiali originari che possono vincolare la scelta dei materiali o più semplicemente problemi di fattibilità esecutiva.
I questa trattazione verranno riportati due casi pratici di applicazione della resina epossidica pura nell’ambito degli interventi di recupero degli edifici storici: il consolidamento della struttura di copertura della Basilica di Santa Maria Maggiore a Bergamo e le prove di estrazione su muratura in situ a Santa Maria della Scala a Siena.

Basilica di Santa Maria Maggiore
La Basilica di Santa Maria Maggiore è situata a Bergamo nel cuore di Città Alta, in Piazza del Duomo.
Eretta nel 1100 per voto alla Madonna, la Basilica ha conservato, all’esterno, la struttura romanica originaria a croce greca, mentre all’interno, modificato nel ‘500 e nel ‘600, si è arricchita dei contributi artistici di otto secoli.
Straordinaria è la copertura della Basilica che suscita ammirazione per le dimensioni e la potenza dell’impianto: duemila metri quadrati di lastre di massicce lastre d’ardesia provenienti dalle cave di ardesia della Valle Brembana.
Il peso è enorme, centinaia di tonnellate, sostenuto da una selva di robustissime travi di rovere e di castagno, non più originali ma probabilmente risalenti al tardo medioevo e da allora non più sostituite.
Il tetto ha resistito validamente, per centinaia di anni, all’azione degli agenti atmosferici e ne ha sofferto, naturalmente, nonostante gli interventi di manutenzione, ripetuti regolarmente nel tempo, ma divenuti di difficile gestione considerando che, ai giorni nostri, operazioni di questo genere diventano sempre più complesse e costose per le problematiche relative alla sicurezza.

Per quanto possibile sono state recuperate e riutilizzate le lastre dell’antico tetto che insieme alle nuove lastre sono state posate direttamente sull’orditura delle grandi travi e dell’assito collegate mediante speciali chiodi.
Le strutture lignee, quasi tutte recuperate, sono state sottoposte a trattamenti di restauro che ne hanno confermato l’eccezionale robustezza.
Per quanto riguarda la parte statica, l’operazione più impegnativa ha riguardato due degli arconi in muratura di pietra, costituiti da grossi elementi perfettamente squadrati, posti a sostegno della struttura lignea della copertura della navata principale.
Secondo lo schema costruttivo originario, l’orditura lignea principale della copertura è costituita da travi che si inseriscono nella muratura degli arconi generando forti carichi concentrati, dovuti anche al notevole peso del manto di copertura in lastre di ardesia.

L’intervento necessario per ripristinare la funzionalità della struttura è stato realizzato mediante l’inserimento, in corrispondenza degli innesti delle travi nella muratura, di strutture metalliche di sostegno capaci di trasferire il carico alla superficie di estradosso degli arconi, a favore di una migliore distribuzione dei carichi.
E’ stato inoltre necessario prevedere l’inserimento di barre di cucitura inclinate per il rinforzo della muratura dissestata.
Sulla base del progetto di interventi e delle specifiche prescrizioni, la connessione degli elementi metallici, barre di ancoraggio delle staffe metalliche e barre di cucitura, ha richiesto l’utilizzo di resina epossidica pura Bossong BCR-400 EPOX capace di garantire le seguenti prestazioni: nessun ritiro e lunghi tempi di indurimento che permettono una manipolazione medio lunga della resina, necessaria in questo caso specifico dove l’iniezione della resina è stata effettuata in profondità (barre con lunghezza superiore ad 1,00 m) mediante apposite prolunghe.

Per eseguire le operazioni necessarie al consolidamento degli arconi ci si è serviti delle tecniche più avanzate e di maestranze altamente specializzate, considerate le particolari condizioni e il prezioso contesto in cui si è dovuto operare.
Al di sotto della copertura la Basilica racchiude infatti i suoi preziosi tesori e non solo all’interno della navata principale, riccamente ornata con stucchi e decorazioni, ma anche nei vastissimi sottotetti, dove trovano collocazione alcune ruote leonardesche in legno che le maestranze di un tempo usavano per issare fin lassù il materiale per costruire e eseguire le riparazioni.

La realizzazione dell’intervento ha comportato l’esecuzione delle seguenti fasi:
Fase 1: la perforazione
La prima operazione è stata l’esecuzione delle perforazioni nella muratura per l’inserimento delle barre di cucitura e rinforzo.
Per evitare effetti di vibrazione e percussione sulle strutture murarie sono state utilizzate carotatici con sonda diamantata, con funzionamento a sola rotazione.
Dovendo operare sulle strutture sovrastanti le volte della navata centrale, è stato necessario intervenire con perforazioni a secco, per evitare ogni eventuale danneggiamento delle preziose superfici decorate e comunque per non creare umidità all’interno delle murature.
Le particolari condizioni dovute alla pendenza della superficie di estradosso sulla quale è stata posizionata la macchina carotatrice, unite al limitato spessore della muratura degli arconi, pari a circa 50 cm, hanno reso ancora più complesse le operazioni di perforazione.
La lunghezza delle perforazioni varia da 1,00m a 1,50m con inclinazione variabile, come rappresentato nello schema dell’intervento, mentre il diametro del foro è pari a 30mm.

Fase 2: la pulizia dei fori
Fondamentale per garantire l’efficacia dell’ancoraggio chimico è che venga effettuata una attenta pulizia dei fori con attrezzatura adeguata: in questo caso specifico sono stati utilizzati aspiratori con prolunga capaci di rimuovere detriti e polveri.

Fase 3: l’iniezione della resina epossidica
Per l’iniezione della resina epossidica Bossong BCR-400 EPOX è stato necessario effettuare l’estrusione mediante apposita pompa pneumatica Bossong BOSS-400 E-PN e relative prolunghe per garantire il riempimento di 2/3 del volume del foro a partire dal fondo.

Fase 4: l’inserimento delle barre
Successivamente all’estrusione della resina si è proceduto all’inserimento delle barre: barre filettate M24 in acciaio inox con lunghezze variabili da 1,00m a 1,50m

Santa Maria della Scala a Siena
Il complesso di Santa Maria della Scala, uno dei più antichi ospedali europei, da alcuni anni ha esaurito le sue funzioni sanitarie ed è stato, ed in parte lo è ancora, oggetto di una importante operazione di recupero ai fini museali e culturali.
I lavori di recupero hanno permesso di riportare alla luce elementi architettonici pregevoli quali colonne, archi e cassettonati e di ricostituire gli affascinanti ed ampi spazi che, attraverso i secoli, si erano articolati attorno ai primi nuclei del complesso, divenuti impercettibili per le trasformazioni subite negli ultimi tempi.
Proprio per consentire il consolidamento delle strutture di fondazione dei pilastri esistenti è stata progettata una struttura provvisionale capace di sostenere il carico sopportato dal pilastro e di trasmetterlo ad altri elementi strutturali portanti, rendendo possibili le operazioni in fondazione.
Per la connessione della struttura metallica alla muratura del pilastro e alle pareti perimetrali è stato previsto l’utilizzo di ancoraggi chimici costituiti da barre filettate iniettate con resina epossidica pura Bossong BCR-400 EPOX.
Considerata l’importanza dei carichi in gioco e l’influenza della tipologia e delle condizioni del substrato, in questo caso si trattava di muratura di mattoni pieni, sull’aderenza che si sviluppa tra la resina epossidica e il materiale di base, è stato necessario eseguire delle prove di estrazione in situ per verificare le effettive risorse del materiale di base.

Altre problematiche connesse all’applicazione degli ancoraggi con resina caratterizzano i cantieri di recupero di edifici e manufatti storici: la necessità di dover vincolare i ponteggi alle murature richiede sovente l’utilizzo di ancoraggi chimici, in quanto le murature dissestate difficilmente garantiscono condizioni ottimali per l’installazione di ancoraggi meccanici.
Le stesse strutture in legno che comunemente formano orizzontamenti e coperture possono essere oggetto di interventi di rinforzo che prevedono l’inserimento di elementi metallici solidarizzati con resina epossidica.
In tutte queste applicazioni l’elemento debole dell’ancoraggio è costituito dal substrato, muratura o legno che, a differenza del calcestruzzo, presenta una grande variabilità; da qui l’importanza di effettuare prove in situ per applicazioni su materiali le cui caratteristiche di resistenza variano a seconda della tipologia e dello stato di conservazione, in quanto le prove sperimentali di riferimento vengono effettuate in laboratorio su materiali con caratteristiche standard e in condizioni ottimali.

Il cantiere: Restauro del tiburio e della copertura della Basilica di Santa Maria Maggiore
Impresa esecutrice delle opere: Impresa Ing. G. Pandini – Bergamo
Perforazioni: Tecnic Tecnologie srl – Monticello D’Alba (Cn)
Fornitura e consulenza tecnologia Bossong: Bossong spa – Grassobbio (Bg)

Ing. Elena Poverello
Responsabile Area Consolidamento della Bossong

Per ulteriori informazioni sui prodotti
www.bossong.com

Consiglia questo approfondimento ai tuoi amici

Commenta questo approfondimento