La torre del campanile della Chiesa “Sacro Cuore Gesù e S. Egidio Abate” a Sotto il Monte Papa Giovanni XXIII (Bergamo), rappresenta un caso studio del programma di ricerca “ANIMUS”, progetto di ricerca e sviluppo relativo alla valorizzazione del patrimonio culturale, co-finanziato dal Programma Europeo POR-FESR 2007-2013.
L’esigenza di completare la torre rimasta incompiuta con una cella campanaria in acciaio posta a copertura e protezione delle campane ha richiesto uno studio dettagliato delle connessioni con la struttura esistente in muratura.
Le connessioni sono state eseguite a mezzo di ancoraggi verticali profondi realizzati con barre in acciaio rese solidali alla muratura a mezzo di iniezioni di malta effettuate all’interno di apposite calze di contenimento in tessuto capaci di evitare la dispersione della malta nel substrato. Mediante questa tecnica si vengono a creare dei “bulbi di ancoraggio” capaci di creare un efficace meccanismo di ingranamento con la muratura.
Il comportamento di questo sistema è stato studiato mediante una modellazione ad elementi finiti che ha permesso di valutare il comportamento delle connessioni sotto l’azione del vento e del sisma, sia allo stato limite ultimo che in esercizio. I risultati di questo studio preliminare hanno evidenziato l’opportunità di progettare ancoraggi verticali con un doppio bulbo di ancoraggio. Iniettando il bulbo in profondità immediatamente dopo l’installazione dell’ancoraggio, è possibile procedere, a seguito dell’avvenuta maturazione della malta, alla pre-sollecitazione della parte libera di ancoraggio; in questo modo il bulbo più in profondità e precaricato si prende carico delle tensioni in esercizio, mentre ad un secondo bulbo, posto più in superficie, è demandato il compito di incassare le azioni residue ovvero quelle indotte da carichi rari (vento) o con periodi di ritorno elevati (sisma).
La campagna sperimentale condotta in situ, prove cicliche e monitoraggio, che troverà descrizione in una prossima pubblicazione, è stata preceduta da prove preliminari di laboratorio, eseguite su ancoraggi della stessa tipologia di quelli previsti per le prove in situ, finalizzate alla verifica della strumentazione e alla definizione di parametri utili alle successive valutazioni sul comportamento degli ancoraggi.
The Bell Tower of the Church “Sacro Cuore Gesù e S. Egidio Abate” in Sotto il Monte Papa Giovanni XXIII (Bergamo, Italy), represents a case study of the research programme “ANIMUS”, co-funded by the European Programme POR-FESR-2007-2013.
The necessity of building a steel belfry on top of the bell tower required a detailed study of its connection with the supporting masonry structure. This connection has been realized by means of deep vertical anchors, obtained by grouting steel bars by injecting the grout in special socks, such that any dispersion of the mortar in the masonry is avoided. By this technique, a “bulb” creating an effective interlock with the masonry structure is created.
The behaviour of the system has been studied by means of a finite element model, allowing to assess the performance of the connection under wind and seismic loads both at service and ultimate limit states.
The results have highlighted the opportunity to design vertical anchors with a double bulb of mortar. This way, by grouting the deeper bulb soon after installation, the anchor could be prestressed to avoid any decompression of the connection between the superstructure and the masonry tower under service loads. The upper bulb, grouted at a later time, has the role of transferring the loads exceeding serviceability limit state to the masonry structure.
The experimental in situ phase, cyclic tests and monitoring, that will be included in a future publication, has been preceded by laboratory test made on similar anchors, thus allowing to evaluate the effectiveness of the installed measurements and to define useful parameters for further evaluation on anchors behaviour.