CONSOLIDAMENTO BOSSONG
Negli ultimi anni si è sviluppata un’attenzione sempre maggiore nei confronti del patrimonio edilizio esistente e delle attività miranti alla conservazione dei beni edilizi, sia di notevole pregio architettonico che appartenenti all’edilizia tradizionale.In questo campo svariati sono i problemi di natura strutturale che devono essere affrontati con tecniche e materiali che, nel rispetto dell’esistente conservazione dei beni edilizi e della logica costruttiva del manufatto, costituiscano un giusto compromesso tra sicurezza e conservazione. Nell’ambito degli interventi di recupero di edifici esistenti sono ricorrenti le opere di consolidamento in cui si prevede l’inserimento di elementi metallici all’interno di strutture in muratura o strutture lignee: la cucitura di piccole lesioni, il collegamento tra elementi metallici di rinforzo e le strutture esistenti, catene o cerchiature poste a contenimento delle opere di consolidamento in cui si prevede l’inserimento di elementi metallici all’installazione di elementi spingenti quali archi e volte, la connessione tra gli impalcati e le murature perimetrali, l’inserimento di tiranti interni alla muratura allo scopo di incrementarne le caratteristiche di resistenza o di migliorare il com¬portamento globale delle strutture, anche in funzione antisismica.
Un grande sviluppo in questo campo è stato raggiunto con l’avanzamento delle tecniche di perforazione che permette di intervenire inserendo elementi di rin¬forzo in acciaio con il minimo impatto. Ancoraggi, connessioni e cuciture posso¬no 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 com¬patibili 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. Al contrario, le malte, caratterizzate da una maggiore fluidità, sono facilmente iniettabili ma possono disperdersi attraverso gli interstizi delle mura¬ture, i vuoti e le lesioni, impedendo il riempimento del foro e quindi non garan¬tendo 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’adesione con il substrato su tutta la lunghezza.
IL SISTEMA di CONSOLIDAMENTO BOSSONG è una combinazione flessibile di diverse tipologie di barre in acciaio, avvolte da una calza in tessuto nella quale vengono iniettate, a bassa pressione, speciali malte consolidanti:
• l’ancoraggio con calza viene posizionato all’interno di un foro realizzato nella muratura da consolidare;
• viene effettuata una iniezione di materiale consolidante, a bassa pres¬sione, coassialmente al tirante stesso, per mezzo di un apposito sistema di tubicini di iniezione;
• la speciale calza in tessuto, posizionata intorno alla barra, viene riempita gradualmente durante l’iniezione, fino a completa saturazione, adattando¬si alla forma del substrato e garantendo così una efficace connessione alla muratura da consolidare.
IL SISTEMA DI CONSOLIDAMENTO BOSSONG: GLI ANCORAGGI INIETTATI CON CALZA
Le fasi dell’iniezione:
Oltre a permettere la buona riuscita delle operazioni di iniezione, evi¬tando imprevedibili e spesso dannose dispersioni in vuoti e cavità che possono essere sempre presenti nelle strutture murarie esistenti, la calza assi¬cura l’aderenza del materiale iniettato al supporto per tutta la lunghezza.
1. NON si ha DISPERSIONE di malta durante l’iniezione, in quanto la malta resta contenuta nella calza che si espande adattandosi al diametro del foro ed alla conformazione del substrato; con i sistemi tradizionali, senza calza, la dispersione di malta è molto alta e spesso è causa di notevoli sprechi e danni ai manufatti.
2. Grazie al totale controllo del materiale iniettato, garantito dalla calza, si ha sicurezza della COMPLETA INIEZIONE di malta per tutta la lunghezza dell’ancoraggio.
3. Le caratteristiche della calza e la sua capacità di espansione nelle irrego¬larità delle murature sono tali da garantire un efficace legame meccanico con il substrato (ANCORAGGIO PER INGRANAMENTO); la stessa calza, che svolge la funzione di membrana permeabile, permette inoltre alla malta di fuoriuscire superficialmente e di esercitare una funzione di collante a diretto contatto con la muratura, sia a livello superficiale che in profondità, grazie alle caratteristiche di porosità del substrato (ANCORAGGIO PER ADESIONE). Vedi dettaglio fase 4 dell’iniezione.
4. Grazie all’azione esercitata dall’ancoraggio su tutta la lunghezza della per¬forazione ed alla conseguente uniforme distribuzione delle sollecitazioni sulla superficie della muratura da consolidare, le piastre di ancoraggio non sono necessarie, se non per esigenze specifiche legate al progetto.
5. Ai vantaggi di tipo tecnico, studiati per soddisfare le esigenze dei proget¬tisti nell’ambito della conservazione del patrimonio edilizio ed architet¬tonico esistente, si aggiungono i vantaggi legati alla messa in opera del sistema Bossong:
– gli ancoraggi iniettati con calza Bossong vengono forniti complete di calza, dispositivi di iniezione, manicotti di giunzione o altri accessori eventualmente necessari e della specifica malta;
– semplicità e rapidità delle operazioni di assemblaggio, posa e iniezione;
– non sono più necessarie lavorazioni aggiuntive quali opere murarie per la formazione di tasche o ripristino delle superfici murarie.
IL PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO E I VANTAGGI DEL SISTEMA BOSSONG
LE BARRE IN ACCIAIO
La tipologia di barre, il diametro e le caratteristiche dell’ac¬ciaio dipendono dal tipo di applicazione; in ogni caso, a parte richieste particolari, si assemblano ancoraggi con barre in acciaio inossidabile in modo da garantire la durabilità dell’inter¬vento. Il limite dimensionale delle barre, relativamente alla lun¬ghezza, è di 6.00m per motivazioni legate al trasporto ed alla fatti¬bilità delle operazioni di assemblaggio e posa degli ancoraggi.
Tipi di acciaio:
– acciaio dolce
– acciaio inossidabile AISI 304 – AISI 316
– acciaio ad alta resistenza
Tipi di barre con relativi elementi accessori:
– barre ad aderenza migliorata
– barre interamente filettate con filettatura metrica o con passo maggiore in modo da agevolare le operazioni di assemblaggio con relativi manicotti
LA CALZA
L’involucro è costituito da una speciale calza tubolare in tessuto con capacità di espansione, in grado di adattarsi al diametro del foro ed alla conformazione del substrato.
La maglia della calza, che funge da membrana permeabile, è stata progettata per contenere gli aggregati costituenti la miscela, permettendo il filtraggio superficiale della parte più liquida che ne garantisce l’adesione al supporto.
Il diametro della calza è progettato sulla base del diametro e della lunghezza della perforazione.
LA MALTA
La speciale malta è una miscela costituita da un legante a base cementizia, studiata appositamente per essere iniettata all’inter¬no della calza in tessuto.
Il legante unito ad aggregati di differente granulometria costitui¬sce il prodotto preconfezionato che, opportunamente miscelato con acqua, produce una malta iniettabile, a ritiro controllato.
Le eventuali problematiche legate alla compatibilità con i mate¬riali che costituiscono il substrato possono essere superate con¬siderando che gli ancoraggi iniettati con calza Bossong garan¬tiscono un totale controllo dell’iniezione e quindi evitano la dispersione di materiale all’interno della muratura; il contatto tra malta e muratura è limitato alla sola superficie cilindrica del foro è ciò costituisce una maggiore sicurezza contro eventuali reazioni chimiche.
Nell’ambito degli interventi di consolidamento di strutture di interesse storico, strettamente legati ai principi del restauro conservativo, la scelta del materiale da iniezione necessario per avere aderenza tra barra e muratura deve essere effettuata con particolare attenzione.
Se da un lato le malte da inghisaggio a base cementizia, caratteriz¬zate da ottime caratteristiche meccaniche, possono causa¬re problemi di compatibilità con la muratura, dall’altro, le malte a base calce, caratteriz¬zate da una perfetta compa¬tibilità chimica, offrono valori di resistenza decisamente inferiori alle precedenti.
LA COLLABORAZIONE CON IL PROGETTISTA
Le caratteristiche degli ancoraggi sono definite in base ai parametri specifici di ogni singolo progetto, così come le dimensioni del foro in cui devono essere posizionate, che dipendono dal tipo di materiale costituente il substrato.
Lo scambio di informazioni relative alla conoscenza dello stato di conservazione del manufatto e delle finalità degli interventi previsti, rilievi e documentazione fotografica, quadro fessurativo e dei dissesti, progetto degli interventi, costituiscono un momento importante e finalizzato alla defi¬nizione della tipologia di ancoraggio più adatta e di una valuta¬zione economica specifica per l’applicazione.
L’APPLICAZIONE DEL SISTEMA BOSSONG
La perforazione
L’installazione degli ancoraggi viene effettuata all’interno di fori realizzati nella muratura da consolidare per mezzo di carotatici con sonda diamantata, con funzio¬namento a sola rotazione, in modo da evitare effetti di vibrazione e di percussione sulle strutture murarie.
La preparazione della malta
La speciale malta, opportunamente misce¬lata con acqua, viene inserita nell’apposita pompa e portata ad una pressione di circa 3-4 bar.
L’assemblaggio e l’inserimento degli ancoraggi
Gli ancoraggi Bossong dotati di specifica calza in tessuto e dei dispositivi di iniezione, vengono assemblati in cantiere, se le lunghezze sono superiori ai limiti consentiti per il trasporto, e successivamente posizionati all’interno delle apposite sedi.
L’iniezione della malta
La malta viene iniettata gradualmente, a bassa pressione, fino a completa saturazione dell’ancoraggio.
la rete di perforatori e installatori del sistema bossong
LA RETE DI PERFORATORI E INSTALLATORI DEL SISTEMA BOSSONG
La necessità di poter affidare l’installazione della tecnologia Bossong a personale qualificato ci ha portato a creare una Rete di Installatori.
Si tratta di Società specializzate nella perforazione delle murature e nel consolidamento strutturale, addestrate ad effettuare l’assemblaggio, la posa e l’iniezione degli ancorag¬gi iniettati con calza Bossong.
La Rete di Installatori copre ad oggi gran parte dell’Italia ed è suddivisa per macro aree geografiche.
RICERCA & SVILUPPO
A testimonianza della necessità di intraprendere studi nel campo degli ancoraggi iniettati è la richiesta sem¬pre più forte da parte dei progettisti di strumenti e di linee guida per il progetto degli ancoraggi e la loro applicazione nel campo del consolidamento delle strutture in muratura. Attualmente la scarsa bibliografia esistente sull’argomento e la carenza di normazione rendono difficoltosa la progettazione di interventi in cui sia necessario l’ancoraggio nelle murature; uno dei principali obietti¬vi della ricerca è proprio quello di fornire dei parametri di progettazione che possano essere di riferimento per progettisti e tecnici che operano nel settore.
Prove di laboratorio
In collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Civile (DICATA) dell’Università degli Studi di Brescia è stata effettuata una campagna di prove in laborato¬rio su campioni in muratura allo scopo di valutare le capacità degli ancoraggi iniettati con calza in termini di aderenza e di ingranamento meccanico con il substrato.
Gli studi e la sperimentazione sugli ancoraggi iniet¬tati sono anche mirati ad un adeguamento di questa tecnologia alle esigenze specifiche di interventi che, nella maggior parte dei casi, riguardano manufatti che appartengono al nostro patrimonio architettoni¬co, spesso vincolati alla tutela della Soprintendenza per i Beni Architettonici e che necessitano di partico¬lari attenzioni, sia dal punto di vista dei materiali che delle tecniche utilizzate.
La realizzazione di perforazioni con profili sagomati, possibile solo con l’utilizzo di particolari sonde, per¬metterà di incrementare le potenzialità di ancoraggi iniettati con una particolare malta a base calce che è attualmente n fase sperimentazione.
Prove in situ
Le prove di laboratorio sono integrate con prove in situ per la formazione di una banca dati il più possibile rappresentativa delle diverse tipologie murarie che si ritrovano nei manufatti esistenti. Per valutazioni specifiche sul comportamento degli ancoraggi iniettati con calza Bossong, in un determinato conte¬sto, potranno essere effettuate, su richiesta, prove di estrazione in situ.
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA
FACOLTA’ DI INGEGNERIA DICATA
Laboratorio Prove Materiali Pietro Pisa
CONSOLIDAMENTO CON RESINA
Se da un lato vi sono motivazioni tecniche, teoriche, che per¬mettono di distinguere quando l’ancoraggio debba essere realizzato con resina o con malta cementizia, non sempre, nelle appli¬cazioni pratiche tale limite è ben definito, entrando in gioco molti altri fattori, quale la compatibilità con i materiali originari, che possono vincolare la scelta dei materiali o più semplicemente problemi di fattibilità esecutiva. Parametri significativi per la scelta del tipo di ancoraggio sono:
– lunghezza di ancoraggio
– diametro del perforo
– tempi e modalità di posa
– tempi di attesa per la messa in carico dell’ancoraggio
La tixotropia della resina, utile per evitare eccessive dispersioni nei vuoti che caratterizzano le murature storiche, limita le lunghezze di ancoraggio rispetto alle applicazioni in cui l’inghisaggio è realizza¬to con malte. L’utilizzo di resine epossidiche pure, caratterizzate da lunghi tempi di indurimento e manipolazione, offre in questo senso le migliori prestazioni e consente di raggiunge¬re profondità di ancoraggio di poco superiori al metro.
La scelta di realizzare un inghisaggio con resina può essere ottimale nel caso in cui si renda necessario limitare il diametro della perforazione: nelle applicazioni con resina deve essere realizzato un foro con un diametro di poco superiore al diametro della barra mentre nel caso di ancoraggi iniettati con malta il diametro del perforo è anche tre volte superiore a quello della barra.
Altro parametro determinante per la scelta del tipo di inghi¬saggio è il tempo di attesa necessario prima della messa in carico che, in alcune applicazioni, deve necessariamente essere breve: inghisaggi realizzati con resina epossidica hanno un curing time di 10 ore mentre per gli inghisaggi con malta a base cementizia sono necessari 28 giorni prima del raggiungimento della resistenza caratteristica. Fondamentale per la buona esecuzione dell’ancoraggio è l’utilizzo di adeguata attrezzatura che permetta di garantire, nell’arco del tempo di indurimento, l’estrusione della resina e l’inghisaggio della barra:
– pompa pneumatica per l’estrusione della resina
– tubicini per prolungare il mixer utilizzato per gli inghisaggi tradizionali
– eventuali gabbiette metalliche per evitare una eccessiva disper¬sione della resina in caso di presenza di alte percentuali di vuoti.
L’ancoraggio con resina si affida esclusivamente alla capacità di adesione con il substrato: per questo motivo è fondamentale effettuare, in fase di applicazione, la pulizia dei perfori, in modo da rimuovere polveri e detriti che potrebbero impedire l’adesio¬ne diretta con il substrato.
Ottima soluzione