Intonaco e rete in GFRP per il rinforzo di murature esistenti

Efficacia di una tecnica di rinforzo per murature esistenti mediante utilizzo di intonaco e rete in GFRP

In questo articolo si presenta uno studio condotto al fine di valutare l'efficacia di una tecnica di rinforzo con intonaco e rete in GFRP (glass fiber reinforced polymer) per le murature.
Tale studio viene suddiviso in due parti. Nella prima parte si riportano i risultati di un’ampia campagna sperimentale, condotta su campioni in muratura, che considera vari parametri: cinque tipologie di maglia di rete in GFRP, tre tipi di malta per muratura e quattro diverse tipologie di muratura. In particolare viene valutato il comportamento della muratura a tre teste di mattoni pieni (spessore pari a 380 mm) e di quella in pietra grossolanamente squadrata. Preliminarmente è stato necessario uno studio per la scelta della connessione da utilizzare per solidarizzare l’intonaco armato alla muratura, in modo tale da ottimizzare l’efficacia della tecnica di rinforzo. Nella seconda parte si effettua l'interpretazione dei risultati sperimentali: si definiscono le proprietà meccaniche principali della muratura (rinforzata e non) e si propongono delle relazioni in grado di stimare i valori di tali proprietà. I risultati delle nume-rose prove di compressione diagonale e la successiva elaborazione dei dati acquisiti hanno evidenziato l’effettiva efficacia della tecnica di rinforzo. Viene osservato un significativo incremento della resistenza a trazione, in particolare nei campioni in muratura di pietra grossolanamente squadrata. È stata considerevole anche la resistenza residua a trazione, dalla formazione delle prime fessure diagonali fino a valori elevati di deformazione. Infine, le relazioni proposte riescono a stimare in maniera sufficientemente precisa le proprietà meccaniche.

Tecnica di rinforzo proposta (a); vista assonometria della muratura rinforzata (b).

Introduzione
La maggior parte delle costruzioni esistenti nei centri storici delle città europee è costruita in muratura ordinaria di mattoni o in pietra. Si possono trovare svariate tessiture per le murature in pietra, in relazione alla dimensione ed alla forma degli elementi (pietra sbozzata, di tipo erratico, ciottoli, ecc.), alla loro provenienza, al tipo di pietra (arenaria, calcare, tufo, ecc.) e alla qualità della malta. Frequentemente, questi edifici presentano muratura a paramento multiplo, provviste o meno di un’effettiva connessione tra gli stessi. Se questi edifici subiscono un terremoto, le pareti verticali sono soggette ad eleva-te azioni orizzontali nel piano (taglio) e fuori piano (flessione). Ma la resistenza a taglio delle pareti in muratura di edifici esistenti è alquanto limitata cosicché la capacità resi-stente al terremoto è intrinsecamente collegata al collasso per taglio dei maschi murari e delle fasce di piano. Inoltre, l’azione orizzontale può causare collassi parziali dovuti all’attivazione di vari meccanismi fuori piano riguardanti il movimento rigido di elementi in muratura (ribaltamento della parete, flessione verticale e/o orizzontale, ribalta-mento del cantonale, collasso del timpano).
L’azione fuori piano può essere considerevolmente ridotta attraverso una efficace connessione con solai rigidi nel proprio piano in modo tale che sia possibile garantire l’integrità strutturale dell’edificio ed evitare che la formazione di meccanismi di tipo locale possa anticipare il collasso della struttura. Inoltre spesso è necessario incrementare la resistenza a taglio delle pareti in muratura, così da aumentare la capacità strutturale degli edifici e renderli meno vulnerabili al sisma.
In questi ultimi decenni sono state sperimentate varie tecniche per incrementare la resistenza a taglio delle pareti in muratura: iniezioni di malta, intonaci armati, rivestimenti con FRP (Fiber Reinforced Polymer). L’iniezione di malta è una tecnica che consiste nel riempire i vuoti della muratura con malte cementizie o boiacca; la tecnica dell’intonaco armato consiste nella applicazione di rivestimenti armati con rete elettro-saldata su entrambe le facce di una parete collegati per mezzo di barre in acciaio passanti attraverso la muratura. Il rivestimento in FRP è una tecnica relativamente nuova e consiste nell’applicare laminati o tessuti in FRP su entrambe le facce della parete. In particolare vengono impiegati due tipi di compositi in FRP: fogli o tessuti di fibre di vetro/carbonio/arammide monodirezionali e rete in fibra di vetro FRP; il primo gruppo può essere descritto come fogli incollati alle superfici delle pareti per mezzo di resina epossidica, mentre il secondo gruppo consiste nell’applicazione di un intonaco rinforzato con rete in GFRP.
La tecnica delle iniezioni è stata utilizzata largamente per rinforzare efficacemente edifici in muratura di pietra a doppio paramento dopo il sisma (Friuli 1976, Irpinia 1980, Marche-Umbria 1997, Slovenia 2000-2004, ecc.), ma questo tipo di tecnica di rinforzo non è adeguata per murature a paramento singolo o in pietra di grossa pezzatura. Anche l’intonaco armato è stato largamente utilizzato e ha mostrato una buona efficacia, ma sono stati riscontrati problemi di corrosione delle reti in acciaio alcuni anni dopo l’intervento, come anche problematiche di compatibilità e di eccessiva rigidità rispetto alle murature esistenti. Così, recentemente, sono state proposte tecniche di rinforzo che possono essere usate per tutte le tipologie di muratura e che adottano materiali non metallici (rivestimenti in FRP).
Nell’ultima decade sono stati condotti importanti campagne di ricerca finalizzate alla valutazione dell’efficacia della tecnica di rinforzo per pareti in muratura, basate sull’applicazione di laminati monodirezionali in FRP. Per contro, sono stati intrapresi limitati studi sulla tecnica di rinforzo basata sull’utilizzo di reti in GFRP.
Lo scopo di questa ricerca è quello di valutare dettagliatamente l’efficacia della tecnica di rinforzo per pareti in muratura che utilizza reti in GFRP. È stata, infatti, intrapresa una vasta campagna di prove su campioni in muratura, considerando diversi tipi di elementi di muratura (mattoni pieni e pietra da spacco), differenti tipi di malta e differenti maglie di rete in GFRP. Sono state effettuate anche prove su campioni rinforzati con camicie armate con rete elettrosaldata, in modo tale da presentare una comparazione tra l’efficacia del rinforzo con rete in GFRP e di quello con rete in acciaio.

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