Prove a compressione diagonale su maschi murari di un edificio scolastico

L'edificio fu danneggiato dalla sequenza sismica del 2016 che colpì il Centro Italia

Le prove richiamate in oggetto sono state eseguite su maschi murari posti al Piano Terra dell’edificio scolastico situato in Via Giacomo Leopardi 1 a Petriolo (MC).
La prova a compressione diagonale permette di stimare la resistenza a taglio-trazione ed il modulo di elasticità tangenziale G di una muratura.

Essa consiste nell’isolare un pannello murario da una parete dell’edificio e sollecitarlo con una forza di compressione lungo la sua diagonale, fino alla formazione di fessurazioni che ne compromettono l’integrità e ne determinano la rottura. Il pannello murario si considera sottoposto ad uno stato di sollecitazione di taglio puro, con direzioni delle isostatiche principali inclinate di 45°.

La sollecitazione diagonale impressa tramite la prova, pur non ricostruendo lo stato tensionale che il pannello murario subisce a seguito di un’azione sismica in cui lo stato di sollecitazione è somma di una sollecitazione normale dovuta ai pesi verticali, ed una azione orizzontale generata dall’azione sismica, permette tuttavia di definire la resistenza a trazione della muratura.

Questa tensione attraverso il criterio di Mohr consente di definire la resistenza a taglio della muratura.
Le dimensioni standard sul quale si effettua la prova prevedono un pannello di forma quadrata con lati di dimensioni pari a 120 cm e spessore coincidente con quello del paramento murario. Il pannello viene isolato dalla parete mediante quattro tagli, cercando di recare meno disturbo possibile alla porzione di muratura da testare.

Le prove sono state eseguite su una tipologia di muratura costituita da mattoni pieni di laterizio e malta di calce, dello spessore di 43 cm.
La prima prova, contrassegnata con la sigla D1 nella tavola 01, è stata eseguita su maschio murario non sottoposto ad intervento di rinforzo strutturale.
La seconda prova, contrassegnata con la sigla D2 nella tavola 01 è stata eseguita su maschio murario trattato in entrambe le facce con 15 mm di intonaco armato.

L’intonaco posato è una malta premiscelata bicomponente fibrorinforzata ad elevata duttilità composta da calce idraulica naturale (NHL) ed eco-pozzolana, particolarmente indicata per la regolarizzazione di superfici in pietra, mattoni e tufo e per il rinforzo strutturale di paramenti esistenti anche senza l’ausilio di reti di rinforzo. 

Riferimenti normativi

Le prove a compressione diagonali su maschi murari hanno seguito le prescrizioni impartite dalla norma ASTM E519-10 “Standard Test Method for Diagonal Tension (Shear) in Masonry Assemblages”.

Apparecchiatura di prova e monitoraggio

Una volta isolato il pannello murario è stato possibile effettuare il montaggio dell’apparecchiatura di prova (figura 1), costituita da:

• un martinetto idraulico da 929,1 kN azionato da una pompa manuale collegata al martinetto mediante un tubo idraulico ad alta pressione da 2,5 m e dotata di manometro digitale con fondo scala pari a 250 bar, dotato di certificato di taratura rilasciato da Centro LAT (Laboratorio Accreditato di Taratura);
• due profilati in acciaio ad “L” (scarpe);
• due travi IPE in acciaio (putrelle di contrasto);
• quattro tiranti in acciaio filettati alle estremità.

Le due putrelle di contrasto sono state collegate tramite i quattro tiranti in acciaio filettati, posti a coppia sui due lati del pannello murario, mediante bullonatura.

Il martinetto idraulico, interposto tra la putrella e la scarpa, ha consentito di agire sui due spigoli del pannello murario, sottoponendolo ad una forza di compressione agente lungo la sua diagonale. Le due scarpe hanno consentito una distribuzione del carico lungo gli angoli al fine di evitare il problema della concentrazione delle sollecitazioni in corrispondenza di tali superfici.

Il monitoraggio del pannello murario durante la prova è stato eseguito mediante il posizionamento di quattro basi di misura deformometriche (due per ogni lato, poste lungo le diagonali: 1-2 e 1’-2’, figura 1), aventi base di misura 1.200 mm ciascuna.

Le basi di misura deformometriche sono stata realizzate mediante un sistema di rinvio con trecciolina di filo in INVAR (lega di ferro nichelato) con carrucole. In ciascun lato del pannello testato sono stati posizionati due punti fissi e due carrucole. In ogni base di misura la trecciolina è stata solidarizzata al punto fisso e, dopo essere stata fatta passare all’interno della carrucola, è stata tesata verticalmente da pesi in acciaio.

Quattro comparatori centesimali digitali aventi sensibilità al millesimo di millimetro, sono stati vincolati a piedistalli metallici, resi solidali al piano di calpestio mediante gesso ed hanno intercettato la trecciolina tramite un morsetto metallico.

È stata, altresì, monitorato anche il carico impresso dal martinetto idraulico tramite il manometro digitale posto sulla pompa manuale.

Le prove sono state eseguite sempre registrando il carico e la deformazione, fino alla rottura della muratura.

I risultati delle prove contrassegnate con le sigle D1 (rif. tavola 01, figure 2-3 e foto nn. 1-2) ed D2 (rif. tavola 01, figure 4-5 e foto nn. 3÷6) sono consegnati nelle Tabelle 1 e 2, dove sono riportati:

• la data e l’ora delle letture effettuate;
• la temperatura ambiente (°C) al momento delle letture;
• i valori della pressione letta al manometro analogico (bar);
• i valori del carico applicato dal martinetto idraulico (kN);
• i valori delle deformazioni rilevate alle basi di misura 1-1’ e 2-2’ (media delle coppie di basi di misura omologhe posizionate su facce opposte);
• il diagramma deformazione/carico applicato.

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