Prove cicliche di taglio–compressione su pareti in muratura rinforzate con FRCM: risultati preliminari

Nel corso del congresso ANIDIS, svoltosi ad Assisi dal 7 all’11 settembre, Maria Milena Della Vecchia, dottoranda dell’Università degli Studi di Salerno, ha presentato i primi risultati sperimentali di uno studio dedicato ai sistemi FRCM ecosostenibili per il rinforzo delle murature esistenti. La ricerca si inserisce nel progetto STRIPES, focalizzato sullo sviluppo di tecnologie di rinforzo capaci di coniugare miglioramento delle prestazioni strutturali e riduzione dell’impatto ambientale.

Dal progetto STRIPES ai materiali innovativi per il rinforzo

Il carattere innovativo dello studio risiede principalmente nella matrice impiegata per i sistemi FRCM. In luogo delle tradizionali malte commerciali, viene proposta una malta ottenuta dalla valorizzazione della loppa d’altoforno, sottoprodotto della produzione della ghisa, successivamente attivata mediante sostanze alcaline. Questa soluzione consente di ridurre l’impiego di leganti convenzionali e di promuovere un approccio più sostenibile agli interventi di consolidamento, tema di particolare rilevanza per il patrimonio edilizio esistente.

Lo studio sperimentale ha riguardato pannelli murari in laterizio a singolo paramento, realizzati con materiali e tecniche costruttive rappresentative delle murature diffuse sul territorio. I provini, caratterizzati da giunti di malta di classe M5 e dotati di cordoli in cemento armato superiori e inferiori, sono stati rinforzati mediante sistemi FRCM con tessuti in fibra di basalto, applicati sia su singola sia su doppia faccia, e mediante un sistema commerciale con tessuto in acciaio applicato su doppia faccia. Nel caso del basalto è stato utilizzato un tessuto bidirezionale a maglia larga, mentre il rinforzo in acciaio era costituito da trefoli unidirezionali disposti a griglia e collegati al supporto murario tramite barre elicoidali di ancoraggio.

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Il programma sperimentale e le prove cicliche di taglio-compressione

I pannelli sono stati sottoposti a prove cicliche di taglio-compressione secondo un protocollo articolato in due fasi. In una prima fase è stato applicato un carico verticale costante, pari a circa il dieci per cento della resistenza della muratura non rinforzata, mantenuto per tutta la durata della prova. Successivamente è stata imposta un’azione orizzontale ciclica a controllo di spostamento, con ampiezza crescente fino al raggiungimento di elevate deformazioni.

Il setup sperimentale, basato su un sistema a slitta progettato per ridurre al minimo gli attriti, ha consentito di garantire condizioni di prova controllate e riproducibili. Un articolato sistema di sensori ha permesso di monitorare gli spostamenti orizzontali, le deformazioni del pannello e le eventuali rotazioni, fornendo un quadro completo del comportamento strutturale dei provini durante l’intera fase di carico ciclico.

Risultati, modalità di collasso e prospettive applicative

L’analisi dei risultati, condotta attraverso le curve forza–spostamento cicliche e i relativi inviluppi monotoni, ha evidenziato un netto miglioramento delle prestazioni dei pannelli rinforzati rispetto al provino non rinforzato. Il sistema commerciale in basalto applicato su singola faccia ha mostrato un incremento significativo della resistenza e della capacità deformativa, con danni che si manifestano solo per spostamenti orizzontali elevati e un collasso finale caratterizzato dal distacco quasi totale del rinforzo.

Il sistema ecosostenibile applicato su singola faccia ha invece evidenziato prestazioni più contenute, con un distacco anticipato del rinforzo. Tuttavia, l’applicazione dello stesso sistema su entrambe le facce del pannello ha comportato un sensibile miglioramento del comportamento globale, con carichi di picco più elevati e un danneggiamento che si manifesta per spostamenti maggiori. In alcune condizioni di carico, le prestazioni risultano comparabili a quelle del sistema commerciale.

Il rinforzo con tessuto in acciaio si è confermato il più performante in termini assoluti, raggiungendo spostamenti ultimi dell’ordine di 36 mm. In questo caso il collasso è stato governato dallo sfilamento dei trefoli dalla matrice e dal substrato murario, evidenziando una notevole capacità deformativa del sistema.

Un elemento di particolare interesse riguarda le modalità di danneggiamento osservate. I sistemi commerciali tendono a collassare in modo più brusco, con il distacco quasi integrale del rinforzo dalla muratura, mentre il sistema ecosostenibile mostra un processo di danneggiamento più graduale, caratterizzato da fessurazione progressiva della matrice e successiva separazione tra malta, tessuto e supporto. Questo comportamento meno fragile può rappresentare un vantaggio in ambito sismico.

A partire dagli inviluppi delle curve sperimentali è stata infine condotta un’analisi energetica per la definizione di legami elastoplastici equivalenti, utile a stimare il guadagno di capacità in termini di spostamento. Anche sotto questo profilo, il sistema ecosostenibile in basalto applicato su doppia faccia mostra risultati promettenti, pur restando inferiori a quelli del sistema commerciale in acciaio.

I risultati presentati sono da considerarsi preliminari, ma indicano chiaramente che i sistemi FRCM ecosostenibili possono rappresentare una valida alternativa ai rinforzi tradizionali, soprattutto se opportunamente configurati. L’integrazione tra prestazioni strutturali e sostenibilità ambientale emerge così come una direzione di ricerca concreta e strategica per il futuro degli interventi sulle murature esistenti.

Il testo è stato redatto tramite la videoregistrazione della relazione, mediante l'utilizzo dell'IA.