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CNP ARMATA®

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RISANAMENTO DI TRAVI LAMELLARI DEGRADATE


di Giovanni Cenci, strutturistica del legno


dalla rivista AREALEGNO, anno 4, n°15 - Direttore Almerico Ribera

La strada che porta a Saint Moritz attraverso il passo del Maloja passa prima da Chiavenna, al centro della valle omonima.

In questa località, nella zona dei crotti, a metà degli anni ’80, è stata costruita una piscina coperta dotata di due vasche e gestita con grande cura, tanto da sembrare tutt’ora nuova al suo interno.

Purtroppo, anche in passato, il manto di copertura ha dato delle preoccupazioni e già nel 1990 si era dovuto provvedere al suo rifacimento. In mancanza di documentazione esauriente, non si è mai potuto stabilire se i problemi fossero riconducibili ad un incompleto approfondimento del tema in fase progettuale, oppure a disattenzione esecutiva.

Nel recente intervento di rifacimento del manto di copertura, gli applicatori segnalavano all'Amministrazione Comunale lo stato di avanzata marciscenza delle testate di alcune travi lamellari in corrispondenza degli appoggi. Un’amara e preoccupante sorpresa, perché la superficie in vista delle travi le faceva apparire in ottimo stato.

Veniva accertato che la mancanza di un idoneo isolamento, della fascia di parete all’altezza delle testate lamellari, aveva provocato l’accumulo di condensa e l’inzuppamento delle travi in corrispondenza degli appoggi, trasformando negli anni in stato spugnoso il legno presente in tale posizione.

La mancanza di ventilazione del tetto aveva certamente contribuito al risparmio energetico, ma aveva mantenuto la parte di struttura lignea immurata ed il pacchetto di copertura ligneo in una condizione di permanente imbibizione.

Il motivo per il quale la marciscenza non aveva prodotto funghi è da ricercarsi, probabilmente, nella elevata presenza di cloro nell’ambiente natatorio.

Quando l'Amministrazione Comunale mi chiamò a consulto, i lavori di rifacimento del manto di copertura erano ormai stati appaltati ed in fase di esecuzione avanzata. I lavori si erano resi necessari dopo il ripetuto formarsi di enormi bolle d’aria che sollevavano in diversi punti il manto di copertura.

Dall’interno della piscina era impossibile accorgersi del marcimento delle travi, tre delle quali si erano ridotte a spessori sani molto esigui rispetto alla larghezza originaria dell’appoggio, superando di molto la soglia di rottura in caso di nevicate abbondanti.

Consigliavo al tecnico comunale un intervento radicale sulle tre travi più compromesse, mantenendo le altre sotto osservazione. Nel contempo mi facevo promotore di una diffusa applicazione di torrini di sfiato con una presa indiretta, al di sopra del nuovo doppio strato isolante.

Probabilmente, se fosse stato possibile accertare precedentemente lo stato di marciscenza delle travi lamellari, sarebbe stato più opportuno un intervento decisamente radicale, che però avrebbe comportato la chiusura dell’impianto natatorio per non meno di due mesi.

L’intervento avrebbe potuto consistere in:
· protezione dell’intera superficie interna con tavole, pannelli, teli;
· rimozione di tutto il pacchetto di copertura e dei travetti, quest'ultimi da abolire definitivamente;
· risanamento di tutte le teste delle travi, con le stesse modalità dell'intervento poi effettuato;
· abolizione di qualsiasi elemento metallico interno all'ambiente natatorio (scarpette, tiranti, ecc.);
· applicazione di tavolame continuo KVH (KonstruktionsVollHolz) tipo Select con doppia maschiatura, posato a giunti sfalsati, così da essere idoneo ad assolvere anche la funzione di irrigidimento trasversale delle travi principali, sostitutivo dei controventi in acciaio;
· intelaiatura in legno fissata con viti sul KVH e riempimento degli spazi contenuti tra i listoni con poliuretano espanso classe 1 di resistenza al fuoco, di sufficiente spessore ed adeguata consistenza;
· formazione di circolazione dell’aria mediante intagli sui bordi superiori delle aste dell’intelaiatura in legno;
· rivestimento con tavole in legno o pannelli derivati dal legno (playwood fenolico, oppure 0SB3);
· manto impermeabilizzante corredato da un buon numero di torrini di sfiato.

Quando mi è stato richiesto l'intervento tecnico, ho subito considerato che il ricorrere al rifacimento integrale delle testate delle travi avrebbe comportato il fermo dell’utilizzo della piscina. Scartata questa strada invasiva e costosa, ho proposto una soluzione che rendesse possibile di effettuare un intervento efficace, pur lavorando esclusivamente dall’esterno.

Decidevo anche di operare senza praticare alcun puntellamento dall'interno del locale, basandomi sulla considerazione che la parte residua dell’appoggio non aveva permesso sino a quel momento il crollo della struttura ed avendo verificato che la presenza del solo peso proprio della struttura e degli altri carichi permanenti, in assenza di neve, consentiva ancora un pur minimo coefficiente di sicurezza. In tal modo assicuravo la regolare gestione della piscina.

Fatte queste considerazioni, ho studiato ed ho proposto all’Ufficio Tecnico Comunale l’intervento di ripristino che ritenevo fosse il più semplice, più controllabile e più efficace, perché basato sull’adozione dei sistemi CNP (Cenci, Noseda, Piazza)â e sull’utilizzo degli adesivi XEPOXâ. Ero assolutamente convinto che nessuna altra modalità di intervento sarebbe stata ugualmente efficace. Per dare il massimo conforto all’Amministrazione Comunale, stante l’urgenza, richiedevo un sopralluogo alla ditta Galli Legnami di Malgrate (Lecco), alla quale spiegavo il mio piano di intervento, che è poi quello illustrato nelle foto e nei disegni.

L’idea è stata quella di rimuovere le parti marciscenti e poi inserire una lastra costituita da un intreccio di barre del diametro di mm 16 in acciaio FeB44K (per intenderci, quelle per cemento armato), inviluppate da adesivo epossidico XEPOXâ, percolato dall’alto.

Decidevo di interporre un listello di risparmio in legno tra ciascuna barra orizzontale , come in disegno. In fase esecutiva ho preferito inserire il listello di risparmio ogni due barre.

Anche in questo caso é stata applicata la tecnica CNPâ, che utilizza barre in acciaio FeB44K o tipo Dywidag, per ottenere in modo assolutamente affidabile del legno-armatoâ. Nelle tecniche CNPâ è comprovato che l’adesivo epossidico percolato va ad inviluppare completamente ogni elemento metallico ed aderisce perfettamente al legno, annidandosi nelle più minuscole screpolature, asperità e similari.

Il trasferimento delle forze avviene per interfacciamento legno/resina inviluppante l’acciaio. Si assume il valore di resistenza a taglio del legno che è l’elemento più debole del sistema di connessione, perché la rottura a taglio della resina XEPOXâ è all’incirca dieci volte superiore a quella del legno. Inoltre, l’adesivo XEPOXâ, una volta consolidato diventa inerte, in quanto la sua struttura molecolare è immodificabile. Ne consegue l’assoluta affidabilità dei sistemi CNPâ che molto tempo fa ho ideato e, sia io che tanti altri tecnici, abbiamo applicato con successo in molteplici realizzazioni.

Il modello proposto per il risanamento delle travi di Chiavenna si presta concettualmente ad un’analisi simile a quella delle travi in cemento armato, con traliccio equivalente.

Per le travi possiamo considerare un comportamento di tipo alla De Saint Venant, con sussistenza di una fascia tesa ed una compressa (schema a farfalla). Tale schematizzazione vale fino alla zona di diffusione degli sforzi, ossia sino all’appoggio. In tale zona la teoria delle travi non è più applicabile, per cui lo schema idealizzabile è quello terminale di un traliccio, con corrente superiore compresso ed elemento inferiore teso.

Sostanzialmente si hanno due modelli alternativi, tra loro: quello reticolare tipo Mohnié e quello reticolare tipo Howe, con funzionamento ad arco.

Nel modello Mohnié le briglie diagonali sono tese ed i puntoni verticali o subverticali sono compressi.

Nel modello Howe, funzionante ad arco, si hanno briglie diagonali compresse e tiranti verticali o subverticali.

In realtà i due modelli si possono considerare contestuali e i due schemi sovrapponibili.

Venendo al caso specifico, nella zona dell’appoggio deve essere garantito il ripristino del corrente inferiore teso (compromesso dalla marciscenza) e contestualmente deve essere realizzata una ricucitura a fronte della trazione trasversale, che il tipo di intervento obbliga a considerare. Infatti il sistema adottato per il risanamento modifica il comportamento originario in essere prima che la trave fosse staticamente compromessa, non manifestandosi sino a quel momento alcuna trazione trasversale in corrispondenza dell’appoggio, ma sussistendo solamente l’effetto della forza di taglio.

Dalla considerazione che precede deriva la disposizione costruttiva dell'armatura: quella orizzontale per ripristinare i correnti tesi e compressi e quella verticale per assorbire la trazione trasversale. L’idealizzazione di bielle diagonali virtuali è proponibile dalla presenza dell’armatura incrociata ortogonalmente e dal materiale ligneo sano, resi monolitici dall’adesivo strutturale XEPOXâ.

Ecco spiegato il motivo per cui è stata prescelta la disposizione incrociata ortogonale dell’armatura metallica, oltretutto più pratica da eseguirsi. Infatti, nei confronti del legno tale armatura incrociata può essere considerata come un elemento compatto, perché l’adesivo inviluppa le barre e si interfaccia con le superfici ancora sane degli intagli e dei fori, così risultanti dopo l’asportazione della marciscenza.

Tuttavia, proprio per la monoliticità dell’inserto è necessario verificare il comportamento dell’incollaggio sull’interfaccia inserto/legno. Oltre al taglio massimo deve essere considerato il momento di trasporto. Ossia deve essere verificato che, nella posizione più sollecitata, tao dovuta a momento più tao dovuta a taglio non superi il valore di daN/cm2 12, massimo ammissibile per lamellare di abete rosso BS11:

tao = ( M · d ) / ( 2 · Jp ) + T / ( 2 · A );

ove:
M = Momento di trasporto;
d = Distanza dal punto più distante dal baricentro della lastra monolitica composta da acciaio e resina;
Jp = Inerzia polare, ossia la somma dell’inerzia nelle due direzioni principali, vale a dire Jp = Jx + Jy ;
T = Taglio massimo;
A = Area efficace della lastra monolitica armata, per la quale deve essere definita la posizione del baricentro G;
2 = Numero delle interfacce legno/adesivo.

L’operazione di consolidamento è stata eseguita velocemente e senza arrecare alcun disturbo all’attività interna della piscina. Si è proceduto nel seguente modo:

1 - apertura del pacchetto di copertura e messa a nudo del bordo superiore e della testata della trave;
2 - asportazione della marciscenza con raschiamento accurato del legno degenerato;
3 - foratura dall’alto su due file, con trapano a colonna e punta del diametro di mm 20;
4 - intaglio tra le due file di fori, con motoseghe aventi rispettivamente lame di cm 65 e di cm 120;
5 - asportazione di ogni residuo ligneo;
6 - infissione delle barre verticali in acciaio, ritenute nelle loro sedi semichiuse, fatte con l’accorgimento che una parte della loro superficie fosse stata inglobata dall’intaglio centrale (vedi particolare);
7 - inserimento delle barre verticali in acciaio, interponendo ogni due barre un listello ligneo in funzione di risparmio, ma senza riduzione dell’efficacia strutturale;
8 - sigillatura mediante adesivo XEPOX 70 gel dei punti deboli che avrebbero potuto provocare una fuoriuscita incontrollata della resina;
9 - chiusura frontale dei varchi di frontespizio e sigillatura;
10 - percolazione dell’adesivo XEPOX 26 e ripristino del pacchetto di copertura.

Le operazioni di risanamento strutturale sono state affidate ed eseguite dalla ditta G. E G. GALLI LEGNAMI s.a.s. di Malgrate (Lecco), con la vigilanza per conto dell’Amministrazione Comunale di Chiavenna del geometra Eugenio Bernasconi in qualità di responsabile dell’Area Tecnica Manutentiva e dell’ingegnere Marco Scaramellini, assessore ai Lavori Pubblici, che ringrazio per la loro collaborazione.

di Giovanni Cenci, geometra

Articolo redatto in esclusiva per la rivista AREA LEGNO – editrice L’industria del Mobile srl – Milano
Ogni diritto riservato, riproduzione vietata a quant’altri.

Hanno collaborato alla stesura del presente saggio tecnico:
· Giovanni Noseda Pedraglio, ingegnere strutturista e Sabrina Cenci, geometra.
· I disegni al tratto sono dell’autore e le immagini in 3D sono state elaborate dall’ingegner Omar Corti della Cenci Legno s.a.s.

 
Comportamento statico della trave sull'apoggio a seguito dell'inserimento dell'armatura FeB44k e della resinatura
con Adesivo Xepox 26

Figura 1 a

Figura 1 b


Figura 1 c

Figura 1 d

Figura 1 e
     

Figura 2

Figura 3

Figura 4
     

Figura 5

Figura 6

Figura 7
     
Le sei immagini che seguono sono state elaborate dall'ing.Omar Corti e contribuiscono ad una chiara lettura delle modalità operative

Nell'ordine:
Immagine 1 - Vista della situazione costruttiva preesistente. E' stata omessa la visualizzazione degli arcarecci, perchè ininfluente per la trattazione;
Immagine 2 - Doppie file di fori ed intaglio centrale;
Immagine 3 - Inserimento delle barre verticali, barre orizzontali e dei listelli di risparmio;
Immagine 4 - Spaccato con vista delle barre in acciaio FeB44K e dei listelli di risparmio;
Immagine 5 - Orditura delle barre FeB44K;
Immagine 6 - Orditura delle barre FeB44K, più i listelli di risparmio.
     

Immagine 1

Immagine 2

Immagine 3
     

Immagine 4

Immagine 5

Immagine 6
     
Ecco alcune foto che illustrano la situazione e le operatività:

Foto 1 Scorcio interno della piscina.
Foto 2 Vista delle aperture praticate nelle tre posizioni d'intervento.
Foto 3 Vista esterna della testa di una trave, alla quale è stato esportato il materiale ligneo putrefatto e sono già state inserite le barre verticali ed orizzontali in acciaio. Sono visibili i listelli di risparmio.
Foto 4 Vista più in basso dello stesso particolare. Da notare la posizione originale errata dello spinotto di ritenuta, che invece doveva essere collocato all'incirca ad un sesto dell'altezza rispetto all'estradosso della trave. La soluzione ora applicata ha portato a superare l'originaria incongruenza progettuale-esecutiva.
Foto 5 Vista dall'alto della testata della trave, con applicazione della spondina di tamponamento par la ritenuta dell'adesivo.
Foto 6 Formazione della lastra monolitica acciaio/adesivo, mediante percolazione dall'alto della resina Xepox 26.
     

Foto 1

Foto 2

Foto 3
     

Foto 4

Foto 5

Foto 6
     



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