Rinforzo strutturale degli edifici in muratura: guida alla valutazione dell'efficacia dell'intonaco armato

Quanto esposto è basato sia sulla sperimentazione condotta dal gruppo di ricerca dell’Università di Trieste sia su quanto indicato all’interno delle attuali Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M. del 17 gennaio 2018).

La tecnica dell’intonaco armato

La muratura è la tecnica costruttiva più antica e diffusa al mondo, assieme a quella delle costruzioni in legno. La parola “muratura” raggruppa tecniche assai diverse per tipo e forma dei materiali e per modalità costruttive. Un semplice esame visivo delle tipologie di murature storiche rende evidente la varietà di sistemi costruttivi esistenti.

Tutte le murature, ad eccezione di quelle a secco, sono costituite principalmente dall’unione di due materiali, il blocco (pietre naturali, blocchi artificiali) molto resistente, e il legante (malta di calce, cemento), che ha la funzione di unire assieme i blocchi ed è meno resistente.

In particolare, la resistenza e la capacità di deformazione di questo materiale dipendono da una serie di fattori di seguito elencati:

• dalla resistenza del blocco;
• dalla resistenza della malta;
• dalla duttilità della malta;
• dalla tipologia costruttiva adottata;
• dalla geometria del blocco;
• dallo spessore dei giunti di malta;
• dalla aderenza tra il mattone e il legante;
• dalla capacità del blocco di assorbire/trattenere l’acqua;
• dallo stato di conservazione.

Si tratta quindi di un materiale eterogeneo, anisotropo e già per ridotti valori di sforzo si discosta dal comportamento elastico. Per tali motivi, alle caratteristiche meccaniche si attribuiscono dei valori indicativi, medi, utili per schemi codificati di calcolo.

La via sperimentale per definire le proprietà meccaniche ed elastiche della muratura è corretta per le nuove costruzioni, mentre è molto aleatoria per quelle esistenti, per le quali le prove (martinetti piatti, analisi soniche, ecc..) hanno solo valore circoscritto e comunque orientativo.

Assumono grande importanza la conoscenza storica, lo stato di conservazione dei materiali, le modifiche significative subite nel corso degli anni rispetto alla situazione originaria (ad esempio: ampliamenti, sopraelevazioni), le tecniche costruttive adottate, la presenza di difetti più o meno visibili e la presenza di lesioni dovute al fatto che la struttura è stata soggetta, durante la sua vita, a condizioni di carico eccezionali (ad esempio il fabbricato aveva già sopportato un evento sismico).

Per i motivi sopraelencati, indipendentemente da quale sia l’intervento da eseguire sul fabbricato prima di procedere con qualsiasi valutazione di tipo analitico risulta fondamentale raccogliere informazioni che permettano al progettista di conoscere la struttura ed effettuare un’analisi sufficientemente accurata dello stato di fatto.

Nella maggioranza dei casi a seguito dello studio dello stato di fatto risulta necessario procedere al rinforzo delle strutture verticali degli edifici al fine di soddisfare le richieste alle azioni verticali e orizzontali.

Tra le varie tecniche che il progettista può applicare, quella del placcaggio delle murature con l’intonaco armato, se applicata su due lati del pannello murario, conferisce a quest’ultimo maggiore resistenza a compressione grazie all’effetto di confinamento dei connettori e resistenza a taglio e a pressoflessione nel piano e fuori piano data la presenza dell’intonaco armato.

Le Norme Tecniche delle Costruzioni e la Circolare Esplicativa al capitolo 8.7.4 precisano come le fodere possono essere realizzate con malte a base calce o a base cemento e armatura in reti in acciaio inossidabile oppure in materiali compositi utilizzando fibre di carbonio o di vetro. 

Figura 1 La Tecnica dell’intonaco armato

Valutare l’effetto della tecnica dell’intonaco armato

Nel corso degli ultimi 12 anni l’azienda Fibre Net SpA in collaborazione con molte Università Italiane ha condotto un’ampia campagna sperimentale che ha consentito di calibrare delle formulazioni che permettono al professionista di individuare le proprietà meccaniche della muratura rinforzata con la tecnica dell’intonaco armato.

Ad oggi le attuali Norme Tecniche per le Costruzioni concedono di stimare il miglioramento che si ottiene applicando questa tecnica o utilizzando delle espressioni che considerino gli spessori e le proprietà meccaniche della parete e dell’intonaco oppure adoperando, in via semplificativa, i coefficienti migliorativi delle proprietà meccaniche della muratura riportati nella Tabella C8.5.II

Di seguito, si vuole evidenziare qual è la differenza in termini di efficacia nell’utilizzare le formulazioni sopra citate e i coefficienti migliorativi della Tabella C.8.5.II.

La progettazione del rinforzo

In seguito, si rappresentano le formulazioni utili ai progettisti per valutare il contributo del rinforzo sui parametri meccanici della muratura originaria e le sperimentazioni effettuate da numerosi Atenei Italiani. 

In particolare, sono state effettuate numerose campagne sperimentali volte a verificare l’efficacia del rinforzo attraverso prove di compressione diagonale, taglio-compressione, compressione semplice, flessione fuori piano e prove su fabbricati dal vero.

Figura 2: Prove sperimentali effettuate.

I risultati evidenziano un significativo aumento della resistenza di picco nei campioni rinforzati rispetto a quelli non rinforzati. Nei campioni non rinforzati dopo il picco si ha un brusco calo della resistenza fino a valori molto modesti. Nei campioni rinforzati, invece, si ha un ramo decrescente con valori di resistenza significativi fino a deformazioni elevate. A differenza di quanto accade per la muratura non rinforzata, dopo il picco la struttura trattata con CRM conserva, una capacità dissipativa importante.

Figura 3: Prove di compressione diagonale

In caso di evento sismico, quindi, l’ottimo comportamento fuori piano della muratura rinforzata impedisce il collasso prematuro della parete e permette alla stessa di resistere efficacemente nel proprio piano, garantendo una elevata dissipazione di energia.

La tecnica di rinforzo CRM prevede l’utilizzo di elementi e materiali la cui scelta scaturisce da un lavoro di ricerca mirato a determinare il miglior comportamento sia in termini di efficacia che di semplicità operativa.

Sulla base dell’ampia campagna sperimentale condotta su campioni di muratura di vario tipo, in seguito all’analisi dei risultati sperimentali, a considerazioni teoriche e tenendo conto delle disposizioni riportate in normativa, sono state formulate delle relazioni semplificate che consentono di progettare e calcolare il rinforzo.

Nel caso di azioni nel piano risulta quindi possibile stimare la resistenza a taglio e la rigidezza equivalente della muratura rinforzata. 

....CONTINUA

L'articolo continua con la trattazione:

• Formule pratiche per il dimensionamento 

• Metodi di modellazione della muratura rinforzata

• Esempio di calcolo su un edificio in muratura di tufo 

Fibre Net SpA sviluppa e produce in Italia prodotti e sistemi in materiali compositi in fibre di vetro e carbonio abbinate a matrici polimeriche termoindurenti che trovano largo utilizzo in edilizia, in ambito industriale e nel comparto recinzioni speciali.
Ai sistemi di rinforzo strutturale e di messa in sicurezza in materiale fibrorinforzato si aggiungono anche i dispositivi antisismici Safe+ per strutture prefabbricate sviluppati e brevettati in collaborazione con l’Ing. Giovanni Bulferetti.
Oggi i prodotti e i sistemi Fibre Net sono presenti in più di 30 paesi al mondo.
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