Consolidamento strutturale e antisismico di archi e volte in muratura : una sperimentazione sulla tecnica dell'arco armato

Il presente elaborato affronta la questione del consolidamento strutturale e antisismico di archi e volte in muratura, inquadrandolo all’interno dell’attuale dibattito culturale sui temi della conservazione e della sicurezza del costruito storico e contribuendo agli studi applicativi di una tecnica di intervento alternativa a quelle rintracciabili nella manualistica corrente, denominata arco armato. La trattazione muove dalla ricostruzione dello sviluppo storico delle teorie statiche inerenti le strutture ad arco, colto attraverso i contributi scientifici dei principali studiosi. Una particolare messa a fuoco è dedicata al lasso di tempo che va dalla rivoluzione galileiana, grazie a cui la meccanica diviene scienza applicata all’architettura, alla recente sistemazione concettuale della materia ad opera del prof. J. Heyman, sorta come una riacquisizione delle idee scientifiche afferenti all’alveo culturale antecedente la résistance des matériaux, reinterpretate alla luce dei teoremi fondamentali della plasticità e con l’assunzione di alcuni principi-base sul comportamento dei solidi murari. Segue una rilettura critica della normativa antisismica italiana, dagli esordi (R.D. 193/1909) sino al suo recente riordino (culminato nelle Linee Guida di cui al D.P.C.M. 09/02/2011), tesa a marcare l’evoluzione delle logiche e delle modalità di intervento sul costruito in muratura, tutelato e non. Ciò che emerge è una progressiva migrazione degli obiettivi -dalla risposta a episodici stati di emergenza alla preliminare valutazione del rischio sismico, a scala territoriale e del singolo edificio, ai fini della sua mitigazione- e una graduale presa di coscienza della necessità di un approccio specifico, orientato da un principio di graduazione degli interventi e incentrato sull’iter conoscitivo del bene. L’analisi del repertorio di tecniche dedicate al consolidamento delle volte, condotta attingendo dalla pubblicistica di settore e soffermandosi su diversi esempi applicativi, precede la descrizione della tecnica dell’arco armato, che viene illustrata nei suoi principi metodologici e di funzionamento, facendo riferimento anche a interventi già realizzati. La tecnica, di tipo attivo, si propone di collaborare con la struttura esistente, senza esautorarla dal proprio ruolo, ma assecondandone anzi la concezione statico-meccanica originaria e puntando a incrementarne la resistenza e la duttilità globali, senza introdurre indesiderate modifiche nella distribuzione delle masse e delle rigidezze; il tutto ispirandosi a criteri di necessità, efficacia, compatibilità, leggerezza, durabilità, ridotta invasività, specificità, riconoscibilità e reversibilità. Attraverso una serie di sperimentazioni, condotte su cinque modelli di archi a conci in legno, in scala ridotta, aventi diversi profili geometrici, ci si è proposti di studiare il comportamento a collasso delle strutture reali e di testare la validità della tecnica, sia in presenza di carichi orizzontali concentrati, con posizione variabile lungo il profilo, sia in risposta a una sollecitazione assimilabile a quella sismica, impressa mediante un sistema di forze statiche equivalenti. I risultati ottenuti sono stati incoraggianti, con sensibili incrementi dei valori dei carichi di collasso. I dati sperimentali sono serviti per l’implementazione di uno strumento di calcolo automatico, basato sul teorema cinematico dell’analisi limite, capace di prevedere e modellare il comportamento a rottura dei diversi tipi di archi in presenza di svariate configurazioni di carico, interpretando gli effetti del sistema di consolidamento proposto.