L’uso dell’acciaio nel consolidamento di edifici esistenti: cordoli di coronamento e particolari costruttivi

Che cosa sono i cordoli

Uno dei principali interventi di collegamento delle pareti di un edificio esistente, al pari degli incatenamenti di piano, è rappresentato dalla realizzazione di cordoli sommitali di copertura. Si tratta di un cerchiaggio realizzato a coronamento dell’edificio, in corrispondenza del solaio di copertura, che ha lo scopo di tenere unite le varie pareti nella parte alta delle compagini murarie.

Approfondiamo le varie possibilità che si hanno nella scelta della tipologia di cordolo da realizzare.

I cordoli possono essere suddivisi in 3 tipologie differenti:

• Cemento Armato

• Acciaio

• Muratura armata

Cordoli in cemento armato

Sono molto diffusi e sono stati utilizzati in particolar modo per la ricostruzione dei precedenti terremoti di Norcia nel 1979 ed Umbria-Marche del 1997.

La normativa consentiva la ricostruzione di solai in travetti e pignatte con cordoli perimetrali di cemento armato, sia in copertura sia di interpiano, mediante l’esecuzione di brecce (tasche) interne alla muratura.

A seguito degli eventi sismici si è potuto notare come queste tecniche non si siano rivelate molto efficaci a garantire la sicurezza delle strutture, anzi in alcuni casi sono stati proprio una delle cause di danneggiamento.

Una delle principali vulnerabilità sismiche indotte dall’esecuzione dei cordoli in breccia è rappresentata dallo scarico tensionale della parte interna della parete, a scapito di quella esterna, ridotta nel suo spessore; l’assenza di collegamento alla muratura ed infine il peso elevato del solaio stesso.

Per gli edifici di pietrame disordinato o sbozzato, la realizzazione di cordoli in Cemento armato in copertura ha rappresentato un’ulteriore vulnerabilità, il cordolo ha un comportamento di trave rigida appoggiata agli estremi, quando l’onda sismica attraversa l’edificio, crea nella parete un leggero spostamento verticale del paramento murario, in ambo le direzioni, che non è assecondato dal cordolo, inducendo un notevole scarico tensionale e la conseguente instabilizzazione della compagine muraria.

Questo non vuol dire che i cordoli in cemento armato non si possano più fare ma vanno contestualizzati alla tipologia di struttura, di materiale (pietra, laterizio, blocchi di cls, ecc…) e soprattutto agli ulteriori interventi previsti in progetto.

Nei casi in cui si debba ricorrere all’uso di cordoli in Cemento armato si potrebbe anche valutare la possibilità di inserire dei mattoni pieni, andando a realizzare delle discontinuità, delle cerniere all’interno della trave, avvicinandosi alla tipologia dei cordoli di muratura armata.

Cordoli in muratura armata

Si tratta di cordoli in mattoni e/o pietra allettati su malta di calce o cemento ed armati con differenti tipologie di materiale:

• barre ad aderenza migliorata;

• reti unidirezionali in acciaio INOX;

• reti bidirezionali in fibra di vetro.

questi sistemi sono più compatibili con il comportamento dell’edificio in quanto sono costituiti dello stesso materiale ma contribuiscono significativamente al collegamento sommitale delle murature e degli stessi elementi di copertura.

Cordoli in acciaio

Uno tra i materiali maggiormente utilizzati nell’attuale ricostruzione post Sisma 2016 del Cratere Centro Italia è l’acciaio, ed i cordoli realizzati con piatti e/o profilati in acciaio ne sono l’emblema.

Il cordolo viene posizionato in testa alle murature, spesso bonificate con mattoni pieni, e ad esso collegato mediante esecuzione di perforazioni verticali armate con barre in acciaio, inghisate con resina strutturale o malta idonea.

Per scegliere la tipologia di profilato dobbiamo valutare tutte le variabili in gioco:

• qualità della muratura;

• spessore murario

• altezza disponibile

• tipologia dello sporto di gronda

• ecc….

Solitamente si utilizzano dei piatti in acciaio, uno o più di uno in base allo spessore della compagine muraria.

Se il muro ha uno spessore ridotto, circa 30 cm, allora potremmo optare per la disposizione di un unico piatto di dimensioni 200x10 mm collegato con barre filettate Cl.8.8 verticali, disposte a quinconce, opportunamente inghisate nella muratura.

Se il muro ha spessori superiori, dai 30 cm ai 50 cm, si potrebbero utilizzare due piatti, ciascuno posizionato all’incirca sul baricentro delle due cortine murarie (interna ed esterna), collegati con ulteriori piatti trasversali saldati e poi alla muratura. Se lo spessore eccede i 50 cm, si può realizzare il traliccio sempre con due piatti longitudinali, collegati da calastrelli diagonali sovrapposti e ad essi saldati.

In tutti i casi i piatti assecondano il movimento dell’edificio, offrendo un ottimo collegamento sommitale delle pareti e degli elementi che costituiscono la copertura, sporto di gronda compreso.

Qualora si abbia bisogno di una maggior rigidezza si può optare per dei profilati tipo UPN collegati allo stesso modo dei piatti. Ad ogni modo l’aspetto rilevante nella realizzazione è rivestito dai dettagli costruttivi.

Non avendo un elemento monolitico, come il cordolo in cemento armato, in cui è possibile inserire tutto al suo interno al fine di garantirne il collegamento e la stabilità, dobbiamo definire bene tutti i collegamenti tra i vari elementi strutturali.

Per essere scrupolosi facciamo una lista esaustiva:

• travi principali;

• travi secondarie;

• travetti interni;

• travetti esterni (sporto di gronda nella direzione della falda);

• barbacani (sporto di gronda ortogonale alla direzione della falda);

• caldana armata;

• elementi secondari (torrini, comignoli, ecc…).

Da questa lista si comprende come i cordoli eseguiti mediante profilati in acciaio richiedano una maggiore attenzione, sia in fase di progettazione che in fase di realizzazione.

Diventa un vero e proprio progetto in carpenteria metallica, dove con l’ausilio di barre filettate e viti si devono dimensionare e rappresentare i diversi collegamenti.

Dettagli costruttivi

Entriamo nel dettaglio e vediamo alcune realizzazioni di cordoli con profilati in acciaio su diverse tipologie di strutture di copertura, costituite principalmente da travi di acciaio e pannelli tipo sandwich o da travi di legno con travetti e pianelle.

Gli interventi varieranno anche in funzione della tipologia dello sporto di gronda, che potrà essere:

• in travetti di legno e pianelle o tavolato;

• con soletta in c.a. (piana o inclinata);

• in travi di acciaio rivestite con lastre a secco (tipologia un pò meno comune per gli edifici esistenti).

Copertura in acciaio

Prima della totale demolizione della copertura, dobbiamo essere sicuri di poterla rifare con le medesime quote ed inclinazioni, pertanto andranno posizionate delle poste o stazioni, su appositi supporti in legno, al fine di poter tirare i fili che fungeranno da guida alla nuova realizzazione.

Andrà bonificata la muratura sommitale collegando poi le teste delle travi mediante barre inghisate in perfori, successivamente saldate oppure serrate (se abbiamo previsto un piatto di appoggio).

Il cordolo metallico risulta poggiare sulle teste delle travi e pertanto potrà essere saldato in opera e collegato alla muratura con barre filettate inghisate. Lo stesso risulterà poggiare anche sopra ai travetti che andranno collegati mediante viti tipo Torx. A completamento andranno poi disposti i pannelli tipo sandwich, fissati alle teste delle travi con viti autoforanti e realizzata una caldana alleggerita a basso spessore per lo sporto di gronda, aggiungendo dei connettori saldati ai piatti per ancorarla.

Copertura in legno

La procedura iniziale rimane invariata, le nuove travi portanti in legno dovranno essere opportunamente protette nella parte iniziale con prodotti tipo catramina o TNT (tessuto non tessuto).

Una volta impostata tutta l’ossatura si può procedere alla disposizione dei cordoli metallici, facendo attenzione a collegare tutti gli elementi strutturali presenti. Nel caso in esame le teste delle travi in legno sono state ancorate alla muratura mediante barre inghisate in perfori e poi saldate con un piatto aggiuntivo al cordolo sommitale.

In corrispondenza di travi poste sul medesimo allineamento è stato aggiunto un piatto di giunzione collegato con viti a legno. Dato lo spessore dell’isolante interno, necessario ai fini del miglioramento energetico, al fine di evitare spessori dello sporto di gronda elevati, viene eseguita un’interruzione dei travetti interni con quelli esterni.

I cordoli risulteranno sfalsati nelle due direzioni ed opportunamente ricollegati con piatti verticali o angolari.

Cordoli in cemento armato

E chi lo dice che i cordoli in cemento armato non si possono più fare? Ci sono alcune situazioni in cui dobbiamo ricorrere alla realizzazione di cordoli in cemento armato, meglio se alleggerito. Principalmente ci riferiamo a quegli edifici degli anni 50, in muratura di tipo a blocchi di laterizio o cemento forati ed in cui lo sporto di gronda è costituito da un tavellone a sbalzo o da una soletta in c.a..

In questi casi, le tipologie di muratura forata rendono difficoltoso il collegamento con elementi di acciaio, a meno di non utilizzare delle bussole di iniezione ed a scapito della difficoltà e dei tempi di esecuzione, inoltre, dovendo andare a ricostruire uno sporto di gronda rettangolare o trapezoidale, il cemento armato alleggerito ci facilita la realizzazione.

Valutiamo bene la compatibilità con le condizioni statiche e dinamiche del fabbricato e cerchiamo di ridurre al minimo le sezioni per non appesantire troppo la costruzione.

Per leggere l’articolo completo acquista il numero 22 della rivista Lo Strutturista.

Per essere sempre aggiornato e leggere contenuti inediti abbonati alla rivista Lo Strutturista – La prima rivista per gli strutturisti italiani.

---