Sistemi di rinforzo strutturale BIEMME a prova di test: il futuro attraverso la sperimentazione

Perchè rinforzare le strutture coi prodotti BIEMME: tutti i risultati dei test

Danilo Bombagi - Responsabile Tecnico Italia BIEMME Umberto Rico - Tecnico Area Nord BIEMME Isabella Magrini - Tecnico Area Centro BIEMME Paolo Simeone - Tecnico Area Sud BIEMME 06/02/2018 1579

Sistemi di rinforzo strutturale BIEMME a prova di test: il futuro attraverso la sperimentazione.

UN APPROFONDIMENTO SULLE SPERIMENTAZIONI

Dal 1983 Biemme s.r.l. studia, progetta e realizza, prodotti dedicati al rinforzo strutturale.

Dinamicità e intuito imprenditoriale hanno permesso alla società fondata nel 1983 da Piergiovanni Biagiotti, di creare un gruppo che oggi ha raggiunto notevoli e duraturi risultati, sia in campo nazionale che internazionale; risultati che rendono l’azienda una delle prime realtà nazionali del settore.

Biemme s.r.l. ha creduto da sempre nell’innovazione e nella ricerca, oggi investe circa il 5% del proprio fatturato annuo in ricerca e sviluppo. Tutti i prodotti dedicati al rinforzo strutturale oltre a possedere tutte le certificazioni di conformità secondo gli attuali standard normativi, sono stati sviluppati e testati attraverso prove sperimentali. Per questo motivo l’azienda ha intrapreso un percorso di collaborazione con Istituti di Ricerca, Laboratori Universitari, Laboratori di Prova Privati, Associazioni di Settore che ha portato giorno dopo giorno ad innovare i propri prodotti per renderli sempre all’avanguardia con le richieste tecniche del mercato. Di seguito le ultime collaborazioni e le conseguenti sperimentazioni eseguite.

Prove di efficacia sull'utilizzo di connettori trasversali 

Presso il Laboratorio Prove Materiali dell’Università di Bergamo, è stato analizzato il comportamento dellʹinterfaccia rinforzo‐muratura con prove di scorrimento monotone e cicliche nel caso di applicazione di connettori Vortex, barre elicoidali in acciaio inox, in abbinamento alla rete strutturale in fibra di vetro Struktura 430 di Biemme S.r.l.. Il banco di prova è stato progettato in modo da applicare il carico contemporaneamente agli strati di rinforzo di ognuno dei campioni realizzati così da indurre uno scorrimento relativo tra gli strati di rinforzo e i substrati costituiti dalla muratura, come mostrato in Figura 1. 

Soluzioni di rinforzo:

- Rete in fibra di vetro strutturale inserita in uno strato di intonaco esterno;

- Connettori Vortex inseriti da un lato nel substrato in muratura e dall’altro in uno strato di intonaco esterno;

- Accoppiamento connettori Vortex e rete in fibra di vetro inseriti in uno strato di intonaco esterno.

I connettori sono stati inseriti allʹinterno della muratura con inclinazione pari a 45° piegati per un tratto allʹinterno della malta utilizzata per lo strato di rinforzo. Le prove sperimentali hanno confermato lʹefficacia della soluzione di rinforzo che prevede lʹutilizzo combinato di connettori e rete strutturale in fibra di vetro. I campioni hanno infatti raggiunto il carico massimo per uno spostamento di circa 60 mm, contro i 16.5 mm del caso di rinforzo con soli connettori e i 5 mm del caso di rinforzo con sola rete, con una duttilità corrispondente al carico di picco rispettivamente di 3.5 e 12 volte superiore.

La presenza dei connettori garantisce un carico residuo legato alla resistenza degli elementi in acciaio dopo la perdita di adesione tra lo strato di rinforzo e il substrato in muratura.

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Prove di compressione diagonale

Con lo scopo di ottenere un’idonea e sicura progettazione strutturale delle costruzioni in muratura, in particolare nei confronti delle azioni orizzontali, vengono indagate la resistenza e la rigidità degli elementi strutturali costituenti la muratura portante. 

I test sono stati condotti presso i laboratori 4 EMME Service S.p.A, secondo quanto previsto nel testo della normativa ASTM E519-2 “Standard Test Method for Diagonal Tension (Shear) in Masonry Assemblages”, allo scopo di valutare la resistenza a compressione in diagonale di due diverse tipologie di muratura rinforzate variando il sistema di rinforzo. 

Qui di seguito le seguenti configurazioni:

- Muratura non rinforzata (NR);

- Muratura rinforzata con rete Struktura 280, connettori Vortex φ8 mm e BM Aeroplaster CL90 S-M10 per uno spessore di 15 mm per lato;

- Muratura rinforzata con rete Struktura 430, connettori Vortex φ8 mm e BM Aeroplaster CL90 S-M10 per uno spessore di 15 mm per lato.

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Il sistema utilizzato ha consentito di determinare con precisione gli istanti di prima fessurazione e di rottura dei campioni. Riferendosi al grafico riportato in Figura 1, è possibile identificare i rispettivi valori di picco. Il test ha evidenziato l’efficacia del sistema di rinforzo nell’incremento delle resistenze dei pannelli murari.

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Riferendosi ai grafici di Figura 2, è invece possibile notare i valori di incremento percentuale, rappresentativi del contributo in termini meccanici del sistema di rinforzo. Si evidenzia come l’applicazione del sistema di rinforzo ha incrementato le capacità meccaniche dei provini fino a valori del +500%, come nel caso del carico di prima fessurazione.

Interessante è anche il contributo che viene offerto nei confronti dello sviluppo di duttilità nelle murature a sacco, dove gli incrementi risultano rispettivamente del +52,89% e +156,42% con l’applicazione di rete Struktura 280 e Struktura 430.

In questo caso la campagna prove ha fornito interessanti risultati; evidenziando il fatto che il comportamento della muratura dipende non solo dalle caratteristiche meccaniche della malta di allettamento dei mattoni, ma anche dalla modalità di posa della stessa. Pertanto, spessori poco variabili degli strati di malta sono in grado di creare punti di debolezza per la localizzazione del danneggiamento influenzando la modalità di rottura, evitando così la rottura fragile del pannello murario che seppur fessurato si mantiene integro senza la separazione della muratura in macro-blocchi.

Una seconda sessione di prove a compressione diagonale è stata eseguita presso l’Università degli studi di Bergamo all’interno del Dipartimento di Ingegneria con sede a Dalmine (BG).

Quattro provini di pannelli murari di dimensioni 1,0 x 1,0 x 0,275 m sono stati sottoposti a prova di compressione diagonale, al fine di testare il contributo del sistema FRCM, composto da rete in fibra di vetro Struktura 430, connettori elicoidali in acciaio inox Vortex e malta strutturale di Biemme S.r.l. 

Campioni testati :

- 2 pannelli in muratura di mattoni pieni intonacati esternamente su un lato e non rinforzato;

- 2 pannelli in muratura di mattoni pieni rinforzati con rete in fibra di vetro Struktura 430, 4 connettori Vortex inseriti da un lato nel substrato in muratura e dall’altro in uno strato di intonaco esterno in cui è inserita la rete in fibra di vetro.

Prove sperimentali eseguite su pannelli in muratura non rinforzati

I due campioni testati hanno presentato una rottura di tipo fragile entrambi con superficie di rottura che ha interessato sia i corsi di malta che i mattoni. Al raggiungimento del carico massimo, i campioni si sono separati in due macro-blocchi secondo una linea di rottura che si propaga tendendo alla diagonale verticale. La rottura è rappresentativa di un buon accoppiamento dei componenti e di una buona forza di aderenza all’interfaccia malta-mattone. 

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Prove sperimentali eseguite su pannelli rinforzati

I due campioni testati hanno evidenziato una superficie di rottura che ha interessato sia i corsi di malta che i mattoni. La rottura si è manifestata lungo la diagonale verticale. Al raggiungimento dei carichi massimi, i campioni non si sono separati in due macro-blocchi ma sono rimasti integri, grazie alla collaborazione dei connettori in acciaio e della rete strutturale in fibra di vetro.

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Anche in questo caso, il comportamento della muratura è fortemente dipendente non solo dalle caratteristiche meccaniche della malta utilizzata tra i corsi di mattoni, ma anche dalla modalità di posa della malta stessa, per cui spessori anche di poco variabili degli strati di malta possono creare punti di debolezza in cui si ha una più facile localizzazione del danneggiamento.
Questo fattore influenza fortemente la modalità di collasso, evitando la rottura fragile del pannello murario che si mantiene integro, seppur fessurato, senza che si verifichi la separazione della muratura in macroblocchi o l’espulsione di parti della muratura stessa. Tale contributo può essere di grande utilità nell’impedire il distacco del rinforzo dalla muratura, inibendone l’instabilità fuori piano. 

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