FRCM e CRM per murature: come scegliere il rinforzo strutturale corretto

I sistemi FRCM e CRM rappresentano due tecnologie di consolidamento per murature esistenti derivate dall’evoluzione dell’intonaco armato e delle cappe estradossali. L’articolo chiarisce differenze tecniche, spessori, meccanismi resistenti, ruolo delle connessioni e criteri di scelta tra rinforzo a ridotto spessore e intervento più rigido. FRCM risulta più adatto dove servono leggerezza, compatibilità e minore invasività; CRM quando occorrono maggiore rigidezza, continuità del rinforzo e comportamento assimilabile all’intonaco armato tradizionale. Il testo richiama CVT, Linee Guida CSLP, CNR-DT 215/2018 e controlli di accettazione.

Differenze tra i sistemi FRCM e CRM per il rinforzo delle murature

Tra le tecniche di rinforzo per le murature che negli ultimi anni hanno registrato maggiori progressi in termini di facilità di posa e compatibilità, rientrano sicuramente l’intonaco armato e le cappe estradossali.

Dalle malte cementizie alle matrici a base calce: il tema della compatibilità con le murature esistenti

Nel passato la loro realizzazione era stata concepita con l’impiego di malte cementizie, tuttavia con notevoli criticità in termini di efficacia e durabilità. Tante sono state infatti le situazioni di degrado manifestatesi per incompatibilità dei leganti cementizi con le originarie murature: distacco in presenza di sali e umidità nella muratura, eccessivi irrigidimenti dello strato di rinforzo tali da indebolire la struttura muraria, stati di coazione indotti da forti differenze tra i moduli elastici dei materiali.

Nel corso degli anni è intercorsa una evoluzione della composizione delle miscele verso prodotti più compatibili a base di calce NHL (Natural Hydraulic Lime) per superare i diffusi problemi di durabilità e rigidezza.

Parallelamente, è stato intrapreso un percorso di revisione delle tecniche atto ad introdurre reti di rinforzo in materiali compositi inattacabili dal punto di vista del degrado chimico e caratterizzate da prestazioni efficaci anche in contesti di riduzione degli spessori del sistema.

Sono perciò state introdotte le nuove tecnologie FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix) e CRM (Composite Reinforced Mortar) che attualmente caratterizzano il mercato delle soluzioni di rinforzo murario.

Entrambe possono utilizzare matrici inorganiche sia a base di calce che cementizie, a seconda del contesto architettonico di impiego, anche se, considerati i rischi di durabilità chimico-fisica con tessiture murarie contenenti umidità o ancora più delicate dal punto di vista artistico contenenti affreschi, è sicuramente suggerito l’utilizzo di leganti a base di calce che commercialmente offrono oramai prestazioni meccaniche di tutto rispetto. Entrambi i sistemi rappresentano l’evoluzione e il miglioramento delle tecniche di rinforzo con intonaco armato, per pareti in muratura, e di calotta estradossale, per le volte in muratura, con l’utilizzo di reti in fibre di vetro, basalto, carbonio, arammide o PBO che lavorano prevelentemente per trazione sopperendo alla carenza di resistenza che caratterizza la muratura, differenziandosi in termini di prestazioni e spessori di applicazione.

Differenza tra FRCM e CRM: spessore, maglia della rete e modalità di collaborazione con la malta

La tecnologia FRCM si caratterizza per reti di dimensione minore di 30x30 mm, oltre alla possibilità di impiegare in loro sostituzione elementi monodirezionali come fasce in trefoli di acciaio. Le reti CRM, invece, possiedono generalmente una maglia con interassi non superiori a 4 volte lo spessore della malta.

La differenza sostanziale tra i due sistemi consiste nello spessore di applicazione (fig. 1).

I sistemi CRM sono sviluppati per rinforzi che richiedono rigidezze con spessori delle malte dai 30 ai 50 mm, come i tradizionali intonaci e cappe armate.

I sistemi FRCM, invece, si differenziano per il ridotto spessore che ne limita anche le masse e l’invasività, poichè sono posati e certificati da 5 mm a 15 mm per ogni strato di rinforzo e comunque non superiore a 30 mm di matrice inorganica. Gli spessori ridotti dello strato di malta, le ridotte dimensioni del passo delle reti e la loro forma in piccoli trefoli favoriscono l'adesione del sistema al supporto e impediscono che vi siano scorrimenti tra la rete e la matrice, basandosi sulla resistenza per trazione tangenziale offerta dall’adesione della rete all’interno dello strato di malta.

I sistemi CRM, al contrario, si affidano prevalentemente alla connessione meccanica offerta dalla presenza indispensabile dei connettori, proprio come nei tradizionali intonaci o cappe armate. In determinate situazioni, tuttavia, come per esempio per pareti a sacco o per applicazione su un solo lato della parete, l’utilizzo dei connettori trasversali è consigliato anche per gli FRCM (fig. 6).

Sistemi FRCM: rinforzi a basso spessore per volte, archi, pilastri e pareti murarie

Proprio per il loro ridotto spessore e per la loro possibilità di applicazione con fasce in trefoli di acciaio come variante alle reti, i sistemi FRCM si presentano come una sorta di malta rinforzata a ridotto spessore, adattandosi meglio ad innumerevoli esigenze di messa in sicurezza: consolidamento di archi e volte in muratura, confinamento di pilastri, miglioramento sismico di pareti murarie, presidi di antiribaltamento con soluzioni versatili grazie alla disponibilità di diverse tipologie di reti, capaci di conferire agli elementi murari un incremento di resistenza a trazione per sopperire a carenze di resistenza a taglio-trazione ma anche a pressoflessione, riducendo l’impatto massivo sulle strutture esistenti.

Normativa FRCM e CRM: linee guida, CVT, prove in situ e verifiche di progetto

Come ogni rinforzo strutturale, anche i sistemi CRM e FRCM sono identificati e qualificati all’interno di un protocollo di certificazione e di linee guida di progettazione che fanno riferimento, oltre che alle NTC2018, ai seguenti testi normativi in vigore:

• “Linea Guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice inorganica (FRCM) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti”, approvate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici – Servizio Tecnico Centrale 08/01/2019 e successivo aggiornamento di febbraio 2022;
• D.P. CS LL.PP. n.292 del 29.05.2019 Linea Guida per la identificazione, la qualificazione e il controllo di accettazione dei sistemi a rete preformata in materiali compositi fibrorinforzati a matrice polimerica da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti con la tecnica dell’intonaco armato CRM (Composite Reinforced Mortar);
• D.P.CS.LL.PP. n. 627 del 03/12/2019,“Linea Guida per la progettazione, l’esecuzione e la manutenzione di interventi di consolidamento strutturale mediante l’utilizzo di sistemi di rinforzo FRCM”, approvate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici – Servizio Tecnico Centrale;
• CNR-DT 215/2018 (vers. 30/06/2020) “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati a Matrice Inorganica” e successivi aggiornamenti."

Entrambi i sistemi richiedono le certificazione CVT al termine della loro applicazione quale garanzia delle prestazioni e della compatibilità dei materiali come previsto nel progetto di rinforzo, oltre alle prove da eseguirsi in situ e in laboratorio per verificare sia la corretta posa (test pull-out di estrazione che valida la resistenza della matrice), sia le prestazioni dei singoli materiali di rinforzo (prove di trazione).

Riguardo i sistemi FRCM, in fase progettuale si impiegano valori caratteristici ricavati per via sperimentale da prove di trazione tangenziale su differenti tipologie di supporto, tenendo conto dell’interazione tra il sistema di rinforzo e il supporto. La crisi del sistema che si determina genera un distacco dello stesso dal supporto o uno scorrimento reciproco tra la rete e la matrice, rappresentando di fatto il limite convenzionale di resistenza da cui si determinano la tensione e la deformazione di progetto.

Quando scegliere CRM e quando scegliere FRCM nel rinforzo delle murature

La scelta sul sistema di rinforzo da utilizzare risulta semplice perché la differenza tra CRM e FRCM è abbastanza netta.

CRM per intonaco armato e cappe estradossali: quando servono maggiore rigidezza e resistenza

Come linea di principio, i sistemi CRM rispondono ad una domanda di maggiore rigidezza e resistenza del sistema di rinforzo, rappresentando, con gli opportuni miglioramenti maturati nel corso degli anni, le tradizionali tecniche di intonaco armato o di cappa estradossale laddove lo spessore richiesto della malta sia di 30-50 mm.

Per l’intonaco armato si tratta del tradizionale sistema comprensivo della rete di rinforzo annegata nella matrice di malta, opportunamente collegata tra superficie interna ed esterna con connessioni passanti dello stesso materiali della rete (fig. 2).

In questo contesto l’intonaco armato, con gli spessori previsti dai sistemi CRM, soddisfa i requisiti per cui applicare i coefficienti migliorativi previsti nella tabella C.8.5.II della Circolare 21 gennaio 2019, e pertanto sono da intendersi come intonaci armati per il miglioramento o adeguamento sismico delle pareti murarie.

Riguardo invece il rinforzo estradossale delle volte, il sitema CRM garantisce la rigidezza tradizionale qualora l’intervento debba offrire un netto adeguamento statico della struttura voltata a nuovi sovraccarichi di esercizio (fig. 3), ma non si addice per volte a ridotto spessore come quelle in foglio di soli 6 cm perché l’impatto massivo del sistema di rinforzo potrebbe risultare eccessivo.

FRCM per interventi meno invasivi: riduzione delle masse e rinforzo di volte snelle

Proprio sulla esigenza di riduzione delle masse i sistemi FRCM giocano un ruolo innovativo, perché riducono lo spessore dell’intervento e al tempo stesso offrono una flessibilità di posa che li rende utili per diverse esigenze.

Nel caso di volte molto snelle o di controsoffitti in cannicciato (fig. 1), ad esempio, il ridotto spessore dei sistemi FRCM, con matrici anche solo di 5 mm o in alternativa con l’utilizzo di fasce in trefoli di acciaio, rappresentano sicuramente la soluzione migliore in proporzione al ridotto spessore della struttura muraria (fig. 4).

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FAQ TECNICHE: FRCM e CRM per murature: criteri di scelta | Ingenio

Che cosa distingue un sistema FRCM da un sistema CRM?

La differenza principale riguarda spessore, meccanismo resistente e modalità di collegamento al supporto. I sistemi FRCM lavorano con matrici inorganiche a ridotto spessore, generalmente tra 5 e 15 mm per strato e comunque entro 30 mm, sfruttando l’adesione tra rete, matrice e supporto. I sistemi CRM, invece, hanno spessori maggiori, indicativamente 30-50 mm, e richiedono connessioni meccaniche, analogamente all’intonaco armato evoluto. Il documento caricato evidenzia questa distinzione come criterio centrale di scelta tecnica.

Quando è preferibile usare un sistema CRM?

Il CRM è indicato quando l’intervento richiede maggiore rigidezza e resistenza, ad esempio nel consolidamento di pareti murarie con tecnica di intonaco armato o nel rinforzo estradossale di volte che devono sopportare nuovi sovraccarichi di esercizio. È più vicino alle tecniche tradizionali di intonaco o cappa armata, ma con reti composite e malte più compatibili rispetto alle soluzioni cementizie storicamente impiegate. Va valutato con attenzione su volte sottili o elementi leggeri, dove l’aumento di massa può diventare penalizzante.

Quando è preferibile usare un sistema FRCM?

Il FRCM è preferibile quando servono ridotto spessore, limitazione delle masse e minore invasività. È adatto a volte snelle, voltini in cannicciato, archi, presidi antiribaltamento, rinforzi localizzati e applicazioni in cui l’intervento deve adattarsi a geometrie o supporti delicati. Può essere realizzato con reti o, in alcune configurazioni, con fasce in trefoli di acciaio, soluzione che aumenta la flessibilità applicativa nei dettagli locali di consolidamento.

Quali norme e linee guida regolano FRCM e CRM?

Il quadro tecnico fa riferimento alle NTC 2018, alle Linee Guida del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici per identificazione, qualificazione e controllo dei sistemi FRCM e CRM, al D.P. CS LL.PP. n. 627/2019 per progettazione, esecuzione e manutenzione degli interventi FRCM e al CNR-DT 215/2018. Il CSLP riporta la Linea Guida FRCM aggiornata nel 2022 e la pagina dedicata agli intonaci armati CRM.

I connettori sono sempre necessari?

Nei sistemi CRM i connettori sono parte essenziale del comportamento meccanico, perché consentono di collegare il rinforzo alla muratura e di rendere efficace l’intonaco armato. Nei sistemi FRCM, invece, il funzionamento si basa soprattutto sull’adesione della rete nella matrice e all’interfaccia con il supporto; tuttavia, in alcune condizioni, come murature a sacco o applicazioni su un solo lato della parete, l’uso di connettori trasversali è consigliato anche per FRCM.

Quali errori evitare nella scelta tra FRCM e CRM?

Il primo errore è scegliere il sistema solo in base alla resistenza dichiarata, senza valutare massa aggiunta, rigidezza, compatibilità con la muratura, umidità, sali, qualità del supporto e obiettivo dell’intervento. Un secondo errore è assimilare FRCM e CRM come soluzioni intercambiabili: il CRM è più adatto a interventi massivi e rigidi, mentre il FRCM risponde meglio a esigenze di leggerezza e ridotta invasività. Occorre inoltre verificare sempre CVT, prove previste e indicazioni progettuali del sistema specifico.