Studio di un sistema per il recupero funzionale e prestazionale di tipologie edilizie con struttura in muratura mediante tecniche di svuotamento integrale e ricostruzione industrializzata con tecnologia CLT

The redevelopment and refurbishment of existing buildings is an increasingly important and effective issue considering the economic context and the new needs of environmental sustainability. A huge part of the Italian building heritage consists of masonry constructions and the requalification of these buildings is mainly focused on the increase of the structural safety levels. Considering the new living standards, the structural safety is not enough. As a matter of fact it also necessary to guarantee a technological and energy saving upgrade of the buildings. This becomes a key point considering that these interventions often do not have any commercial nature: the mark-ups are low because sales values are comparable to the refurbishment costs. Moreover it is difficult to establish with confidence the required times and costs due to the high degree of unpredictability. This thesis proposes a method for the requalification of masonry constructions. The goal is to lead the building up to performance and functional levels comparable with those of a new construction through a standard process that ensures the building quality at the end of the intervention with definite costs and timescales. This solution can be applied to a specific category of buildings, i.e. the ones with a partial historical and architectural constrain that involves only some portions of the building, usually façades, and allows to carry out changes of the internal elements. First the typological, technological, structural and performance characteristics of masonry constructions are analysed in order to investigate the requirements and goals of the requalification. The method concern in the application of a technique, which is called façadism, with the re-construction of the internal body using the CLT technology (Cross Laminated Timber). The façadism preserves selected building portions protecting the valuable and prestigious parts and demolishing the elements that are not characteristic of the building or too damaged. The aim is to safeguard the historical memory of the building and the urban context. It is actually used in constructive procedures, nevertheless rarely discussed at a theoretical level. The second chapter analyses the constructive aspects of this technique highlighting the objectives, the benefits and the limits of its applicability mainly related to art-historical constraints as well as to masonry conditions. The core of this thesis is the study of the performances and technology of the proposed construction system using the CLT technology. These aspects are discussed in the third chapter that shows the design proposals starting from an analysis of the physical, technical and mechanical characteristics of the CLT technology. At first it has been necessary to identify the requirements and the specific problems of the system in order to define the performance targets of the solutions. The analytical assessments carried out demonstrate that the proposed solutions widely satisfy the fixed goals from a thermal, hygrometrical and acoustic point of view. Then the main building details have been studied and the constructive aspects have been analysed with particular attention to the connection between the new structure and the existing façade. As it is know, in practice the achievement of the designed performances is strongly influenced by the construction site procedures, but the application of the façadism, combined with the use of an industrialized construction technology, reducing the on-site mistakes and the uncertainty. In conclusion, since the overview of masonry constructions is extremely complex, it is difficult to establish a single technique to apply to all the requalification cases. This consideration is also true for the proposed method, which still requires further researches and trials. However in order to satisfy precisely the requalification needs of so different buildings, it is useful to investigate new alternatives in order to increase the range of possible solutions.

Il recupero e la riqualificazione degli edifici esistenti rappresenta una tematica sempre più rilevante e attuale alla luce del contesto economico e delle nuove esigenze di sostenibilità ambientale. Una parte considerevole del patrimonio edilizio italiano è costituito da edifici realizzati in muratura portante, sui quali si interviene principalmente mediante tecniche di consolidamento e di recupero edilizio volte ad aumentare i livelli di sicurezza strutturali dell’edificio. In relazione alle nuove frontiere dell’abitare i requisiti di sicurezza strutturale non sono più sufficienti, ma occorre garantire anche un adeguamento dell’immobile rispetto ai livelli prestazionali energetici e tecnologici odierni. Ciò assume maggiore rilievo considerando che spesso gli interventi di recupero non hanno carattere commerciale: i margini di guadagno sono bassi essendo i costi di vendita paragonabili a quelli di realizzazione dell’intervento, senza contare che è difficile stabilire con certezza i costi e i tempi necessari a causa dell’elevato grado di imprevedibilità. Questo elaborato di tesi propone un sistema per il recupero di edifici con struttura in muratura con l’obiettivo di portare l’immobile a un livello prestazionale e funzionale comparabile a quello di un fabbricato di nuova costruzione secondo un procedimento standard che garantisca la qualità dell’edificio a intervento concluso con costi e tempi certi. Lo studio si applica a una precisata categoria di edifici, ovvero quelli soggetti a un vincolo storico-architettonico parziale circoscritto a determinate porzioni di edificio, solitamente le facciate, e che consente di eseguire modifiche degli elementi interni. Inizialmente vengono analizzate le caratteristiche tipologiche, tecnologiche, strutturali e prestazionali degli edifici in muratura portante con lo scopo di indagare le esigenze e gli obiettivi del recupero edile di questa tipologia di fabbricati. Dall’analisi scaturisce la proposta di intervento che consiste nello svuotamento integrale dell’edificio e nella successiva (ri)costruzione dei volumi interni con la tecnologia industrializzata CLT (Cross Laminated Timber) per la realizzazione di strutture prefabbricate a pannelli portanti in legno a strati incrociati. La tecnica dello svuotamento consente di conservare in maniera selettiva determinate porzioni di edificio col fine di preservare la memoria storica propria dell’immobile e del luogo conservando le porzioni di pregio e di valore e demolendo quegli elementi non peculiari dell’immobile o eccessivamente degradati. Essa rappresenta una realtà utilizzata nella pratica costruttiva, tuttavia poco dibattuta a livello teorico. Il secondo capitolo è dedicato alla definizione degli aspetti realizzativi e operativi della tecnica dello svuotamento mettendone in luce sia gli obiettivi e i vantaggi, che i limiti di applicabilità legati principalmente ai vincoli storico-artistici oltre che alle caratteristiche della muratura. Il nucleo centrale dell’elaborato consiste nello studio prestazionale e tecnologico delle soluzioni costruttive proposte per la (ri)costruzione dei volumi interni all’involucro storico dell’edificio esistente. Questi aspetti vengono discussi nel terzo capitolo che, partendo dall’analisi delle caratteristiche fisiche, tecniche e meccaniche della tecnologia CLT, illustra le proposte progettuali. Inizialmente si individuano i requisiti e le problematiche specifiche del sistema necessari a definire gli obiettivi prestazionali delle soluzioni costruttive. Le valutazioni analitiche eseguite a livello termico, igrometrico e acustico dimostrano che le soluzioni proposte sono in grado si soddisfare ampiamente gli obiettivi prefissati. Di tali soluzioni vengono poi studiati i nodi tecnologici principali e analizzati gli aspetti costruttivi con particolare riguardo al dettaglio della connessione tra la nuova struttura e la muratura esistente. È noto che nella pratica il raggiungimento di tali prestazioni, definite a livello progettuale, è fortemente influenzato dalle tecniche costruttive di cantiere, ma l’applicazione della tecnica dello svuotamento, unita all’utilizzo di una tecnologia costruttiva industrializzata, permette di limitare questa disuguaglianza. Allo stesso modo, nonostante non sia possibile, a livello teorico, definire in dettaglio il costo e il tempo caratteristici di questo intervento, risulta evidente come questi possano essere predeterminati senza incertezze a livello progettuale. Per concludere si vuole sottolineare che, essendo il panorama degli edifici in muratura estremamente vasto, è difficile determinare una tecnica applicabile a tutti i casi di recupero; tale considerazione vale anche per il metodo proposto da questo elaborato di tesi, che comunque necessita ulteriori approfondimenti e sperimentazioni. Tuttavia per rispondere in maniera puntuale alle esigenze di recupero di edifici così diversi, è utile indagare nuove alternative per ampliare la gamma delle soluzioni possibili.