Miglioramento sismico di edifici in muratura: Fibre Net contribuisce alla campagna sperimentale “dal vero”

Castel di Lama (AP)18.01.2021

Per la prima volta un modello di dimensionamento viene validato da prove in situ in scala reale

PUSH ‘O VER, progetto di ricerca unico nel suo genere, condotto da diversi partner tecnici con il coordinamento scientifico di ENEA e Università di Camerino, è nato con la volontà di non fermarsi alla simulazione numerica dell’analisi “pushover” di edifici ma di verificare “in scala reale” gli effetti di questa simulazione.

L’occasione è giunta con la disponibilità di un immobile in muratura danneggiato dal sisma dell’Italia centrale del 2016-17 e destinato alla demolizione. L’edificio a due piani in muratura in laterizio pieno, è costituito da due porzioni rese indipendenti e pressoché identiche, di cui una è stata ripristinata senza alcun intervento antisismico e l’altra è stata oggetto di rinforzo strutturale con sistema CRM (Composite Reinforced Mortar) RI-STRUTTURA di Fibre Net.
Il sistema di rinforzo, applicato su entrambe le facce delle pareti al primo livello, è stato applicato soltanto sulla faccia esterna al secondo; se la prima soluzione garantisce un risultato più performante, la seconda, è stata pensata come possibile intervento “superbonus 110%”, apportando un miglioramento sismico significativo senza obbligare al trasferimento delle persone e delle funzioni presenti negli edifici.

Fibre Net aveva già testato una soluzione simile in occasione di campagne di prova su tavola vibrante presso il centro di Ricerca ENEA Casaccia nell’ambito del progetto COBRA condotto dall’Università di Roma Tre. Erano stati ottenuti ottimi risultati in termini di efficacia del rinforzo con il sistema RI-STRUTTURA che, sebbene applicato solo sulle pareti esterne del paramento murario, aveva garantito efficacemente un ottimo grado di sicurezza della struttura.

GUARDA IL VIDEO delle Prove su tavola vibrante 

Su ognuna delle porzioni - quella non rinforzata e quella oggetto di intervento di consolidamento - è stata applicata una spinta orizzontale “dal vero” di tipo quasi statico sui due orizzontamenti dei fabbricati opportunamente consolidati, simulata e applicata da una struttura di contrasto in carpenteria metallica. Al fine di studiarne la risposta in termini elasto-plastici, l’edificio è stato oggetto di prove di spinta fino al collasso dello stesso attraverso l’applicazione di forze orizzontali crescenti sulla struttura. Dall’analisi delle prove sperimentali condotte (caratterizzazione dei materiali attraverso prove semi-distruttive e distruttive, identificazione dinamica e di spinta orizzontale) sono state ricavate, quindi, le proprietà dinamiche delle due strutture in termini di frequenze proprie, forme modali, rigidezze e smorzamenti.

Il progetto, patrocinato dall’Ordine degli Ingegneri di Ascoli Piceno, riunisce ENEA, Università di Camerino, Fibre Net SpA - che ha fornito le tecnologie di consolidamento antisismico - DOING Ingegneria, EAS Ingegneria, Di Emidio Progetti, CMP, Labortec Ingest e l’impresa edile Gaspari Gabriele.

In attesa del confronto di dettaglio tra le evidenze sperimentali e quelle numeriche, allo stato attuale si può già stabilire che le risultanze sperimentali del progetto PUSH ‘O VER consentono di validare l’efficacia delle tecniche di miglioramento utilizzate e, soprattutto, il loro modello di dimensionamento.

FOCUS sul sistema di consolidamento 

Il sistema di rinforzo RI-STRUTTURA si compone di reti, angolari e connettori preformati in fibra di vetro e resine termoindurenti abbinati a malte strutturali inorganiche a base calce o cemento e applicati attraverso la tradizionale tecnica dell’intonaco armato.

La tecnica CRM - Composite Reinforced Mortar 

La tecnica CRM consente di ottenere un rinforzo omogeneo e diffuso di murature esistenti fornendo importanti miglioramenti in termini di performance meccaniche nel piano e fuori piano, garantisce duttilità della struttura, durabilità e compatibilità anche con murature storiche.

Risulta ancor più efficace nel caso di murature a più paramenti o a sacco scarsamente collegate e quindi a forte rischio di disgregazione in caso di eventi sismici.

Il contributo di Fibre Net alla campagna sperimentale

Il contributo dell'azienda non si è esaurito nella fornitura delle proprie tecnologie (nello specifico il Sistema CRM - RI-STRUTTURA) e della propria dotazione di laboratorio in termini di strumentazione di misura, per la valutazione del danneggiamento degli elementi strutturali, ma si è concretizzato anche in una fattiva collaborazione tecnico-scientifica con l’Università di Camerino e l’ENEA.

I tecnici del Centro Studi Fibre Net sono stati impegnati in situ fin dalle prove preliminari di caratterizzazione della muratura, effettuando prove di compressione diagonale su una porzione di muratura demolita in maniera controllata (vano scale) per separare i due fabbricati e ricavare i parametri necessari alla definizione di un modello in grado di fornire una stima sommaria del carico massimo da applicare agli edifici e, di conseguenza, dimensionare le strutture di contrasto in carpenteria.

Il contributo ha riguardato anche la definizione del setup (fondazione e struttura del contrasto) e step di carico per le prove lavorando alla definizione degli spostamenti sugli elementi strutturali dei campioni di prova (maschi murari e fasce di piano, nonché drift di piano) e integrando strumenti atti a quantificare tali parametri deformativi. In ultimo sono state studiate le soluzioni di consolidamento volte a comprendere e a validare il comportamento strutturale di due diversi gradi di rinforzo: la prima, che prevede il rinforzo simmetrico interno/ esterno della parete (pensato per il piano terra) mentre la seconda il rinforzo solamente all’esterno (piano primo del fabbricato).

Attraverso la caratterizzazione dei materiali costituenti la muratura esistente (mattoni e malta) e quella dei materiali costituenti il rinforzo (reti, angolari e connettori, nonché malta di rinforzo), il progetto PUSH ‘O VER si traduce per Fibre Net anche in una opportunità di ulteriore analisi dei dati atti a confermare i criteri di dimensionamento definiti nel corso di questi anni di attività sperimentale.

Per Fibre Net si tratta di un ulteriore importante passo nelle attività sperimentali da anni condotte e che è culminato nella certificazione internazionale (Benestare Tecnico Sloveno STS nel 2017 e Benestare Tecnico Europeo ETA nel 2019) e, ultimo grande risultato, con il recepimento per equivalenza del Benestare Tecnico Sloveno STS 17/0013 da parte del Servizio Tecnico Centrale del CSLP che in data 17.12.2020 ha rilasciato a favore di FIBRE NET l’Attestato di Equivalenza n. 0009946.17.12.2020.

Il sistema CRM RI-STRUTTURA è oggi a tutti gli effetti il primo e unico sistema CRM qualificato per uso strutturale ai sensi del p.to 11.1 cap C delle NTC 2018.

NTC 2018- Cap11 Materiali e Prodotti per uso Strutturale Cap. 11.1

…… “i materiali e i prodotti per uso strutturale devono rispondere ai requisiti indicati nel seguito. I materiali e i prodotti PER USO STRUTTURALE DEVONO ESSERE:

• Identificati univocamente a cura del fabbricante, secondo le procedure di seguito richiamate;
• qualificati sotto la responsabilità del fabbricante, secondo le 0procedure di seguito richiamate;
• accettati dal Direttore dei lavori mediante acquisizione e verifica della documentazione di identificazione e qualificazione, nonché mediante eventuali prove di accettazione. 

Ad eccezione di quelli in possesso di Marcatura CE, possono essere impiegati materiali o prodotti conformi ad altre specifiche tecniche qualora dette specifiche garantiscano un livello di sicurezza equivalente a quello previsto nelle presenti norme. Tale equivalenza sarà accertata attraverso procedura all’uopo stabilite dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, sentito lo stesso Consiglio Superiore.”

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