Rinforzo delle pareti in muratura mediante fibre di juta: integrazione tra miglioramento strutturale e riqualificazione/adeguamento termico

La riqualificazione del patrimonio edilizio esistente richiede oggi soluzioni capaci di coniugare sicurezza strutturale, efficienza energetica e sostenibilità ambientale. In questo contesto, l’impiego di materiali naturali rappresenta una frontiera di ricerca sempre più interessante, soprattutto per interventi di retrofit applicabili sia nei paesi industrializzati sia nei contesti in via di sviluppo. Il lavoro presentato da Arnas Majumder e dal gruppo di ricerca guidato da Flavio Stocchino ad ANIDIS 2025 propone un sistema innovativo basato sull’uso di fibre naturali di juta per il rinforzo delle murature. L’obiettivo è sviluppare una tecnologia semplice e replicabile che permetta di migliorare simultaneamente il comportamento strutturale e le prestazioni termiche degli edifici. I risultati sperimentali mostrano come questo approccio possa offrire nuove prospettive per interventi di riqualificazione sostenibile su larga scala.

Rinforzo delle murature con fibre naturali di juta: verso un sistema integrato di miglioramento strutturale e termico

La ricerca sui sistemi di rinforzo delle murature esistenti sta attraversando una fase di forte evoluzione, orientata non solo alla sicurezza strutturale ma anche alla sostenibilità ambientale e al miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici. In questo contesto si inserisce il lavoro presentato da Arnas Majumder in occasione del convegno ANIDIS 2025, tenutosi ad Assisi dal 7 all’11 settembre.

Il contributo propone un approccio innovativo basato sull’impiego di fibre naturali di juta per realizzare un sistema di retrofitting integrato, capace di combinare rinforzo strutturale e miglioramento delle prestazioni termiche delle pareti in muratura. L’idea nasce da una riflessione che parte da contesti abitativi molto diversi da quelli europei ma che, proprio per questo, apre prospettive interessanti anche per il patrimonio edilizio esistente nei paesi occidentali.

La presente relazione è stata presentata ad ANIDIS 2025 (Assisi, 7-11 settembre) e gli autori sono: Arnas Majumder, Flavio Stochino, Andrea Frattolillo, Monica Valdes e Enzo Martinelli.

Dalla realtà dei villaggi indiani alla ricerca su materiali sostenibili

Il punto di partenza della ricerca è legato alle condizioni abitative diffuse in molte aree rurali dell’India. Come evidenziato da Majumder durante la presentazione, una quota molto rilevante della popolazione – circa il 47% – vive ancora in abitazioni realizzate con tecniche costruttive tradizionali e con prestazioni igieniche, strutturali ed energetiche spesso insufficienti.

Questa condizione ha spinto il gruppo di ricerca a interrogarsi su un tema più ampio: la sostenibilità delle città non può essere affrontata soltanto con il paradigma delle smart city. Una città realmente intelligente e sostenibile non può prescindere dal benessere delle comunità rurali e delle aree meno sviluppate. Se i villaggi non garantiscono condizioni abitative adeguate, l’intero sistema urbano non può dirsi sostenibile.

Da questa considerazione nasce l’obiettivo di sviluppare soluzioni tecnologiche accessibili, sostenibili e replicabili, capaci di migliorare le abitazioni nei contesti rurali ma allo stesso tempo applicabili anche al patrimonio edilizio europeo. Il progetto si inserisce infatti nella prospettiva dei Sustainable Development Goals (SDGs) delle Nazioni Unite, con particolare attenzione ai temi della resilienza, della sostenibilità dei materiali e della riduzione dell’impronta di carbonio.

Un elemento centrale della ricerca è la valorizzazione di materiali locali. Le fibre di juta utilizzate negli esperimenti provengono direttamente da produzioni artigianali dei villaggi indiani e sono impiegate senza trattamenti chimici, mantenendo quindi un basso impatto ambientale e favorendo filiere produttive locali.

Il sistema di rinforzo integrato: juta, diatoni e malte composite

Il programma di ricerca è stato sviluppato attraverso tre fasi successive. In una prima fase sono state studiate le caratteristiche dei materiali di base, con particolare attenzione alle fibre di juta e ai cavi realizzati artigianalmente. Parallelamente sono stati analizzati anche i diatoni, elementi trasversali utilizzati per migliorare il comportamento monolitico delle murature.

Nella seconda fase l’attenzione si è concentrata sul comportamento di malte composite rinforzate con fibre naturali. Sono state testate diverse combinazioni di lunghezza e percentuale di fibre all’interno della matrice di malta, con l’obiettivo di individuare una configurazione capace di garantire un equilibrio tra prestazioni meccaniche e prestazioni termiche.

I risultati sperimentali hanno mostrato un aspetto particolarmente interessante: l’introduzione delle fibre di juta nella malta comporta una riduzione delle resistenze meccaniche a compressione e flessione, fenomeno già osservato in altri compositi con fibre naturali. Tuttavia, allo stesso tempo, si registra una riduzione della conducibilità termica del materiale.

In altre parole, la presenza delle fibre rende la malta meno conduttiva dal punto di vista termico, migliorandone quindi le capacità isolanti. Questo comportamento è particolarmente vantaggioso quando l’obiettivo non è solo il rinforzo strutturale ma un intervento di riqualificazione integrata che coinvolga anche le prestazioni energetiche dell’edificio.

Sulla base delle analisi condotte è stata individuata una configurazione ottimale che combina la presenza delle fibre con una lunghezza specifica e con una percentuale adeguata all’interno della malta, in modo da ottenere un compromesso efficace tra comportamento meccanico e isolamento termico.

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La caratterizzazione termica: dal laboratorio alla camera climatica

Uno degli aspetti più innovativi della ricerca riguarda l’analisi delle prestazioni termiche dei sistemi di rinforzo. Presso l’università coinvolta nel progetto è disponibile una camera climatica avanzata, che ha consentito di simulare condizioni ambientali controllate e di valutare l’efficacia del sistema di retrofit in condizioni realistiche.

La caratterizzazione dei materiali è stata effettuata inizialmente tramite termoflussimetro, uno strumento dotato di due piastre – una calda e una fredda – che permette di misurare il flusso di calore attraverso i campioni. I provini sono stati preliminarmente essiccati per eliminare l’umidità residua, poiché la presenza di acqua può influenzare significativamente la conducibilità termica dei materiali.

Successivamente il sistema è stato testato su pareti in muratura reali costruite all’interno della camera climatica. L’ambiente sperimentale consente di impostare condizioni di temperatura e umidità differenti sui due lati della parete, simulando rispettivamente l’ambiente interno e quello esterno. Sensori di temperatura e sensori di flusso di calore installati sulla superficie delle murature permettono di monitorare con precisione il comportamento termico dell’intero sistema.

La sperimentazione è stata condotta in modo progressivo. In una prima fase è stata testata la muratura priva di interventi; successivamente sono stati applicati i diversi elementi del sistema di retrofit: prima la rete di juta, poi i diatoni e infine lo strato di malta composita rinforzata con fibre naturali.

Questo approccio ha permesso di valutare l’effetto di ciascun componente sull’evoluzione delle prestazioni termiche della parete.

Prestazioni e prospettive per la riqualificazione sostenibile

I risultati sperimentali ottenuti sono particolarmente significativi. L’analisi dei dati raccolti attraverso le misure di flusso termico e temperatura ha mostrato un incremento molto consistente della capacità termica della parete, con valori che arrivano fino a circa il 560% in più rispetto alla configurazione originaria.

Parallelamente si osserva una riduzione della trasmittanza termica di circa il 36%, indicatore che evidenzia un miglioramento importante delle prestazioni isolanti della muratura. In termini pratici, questo significa che il sistema sviluppato è in grado di contribuire in modo significativo alla riduzione delle dispersioni energetiche degli edifici.

Oltre alle prove termiche sono state condotte anche analisi con tecniche di Digital Image Correlation (DIC) per studiare l’evoluzione delle fessurazioni e il comportamento delle murature sotto carico. Questo approccio consente di monitorare in modo dettagliato la formazione e la propagazione delle crepe, fornendo informazioni utili sulla risposta meccanica del sistema di rinforzo.

Nel complesso, la ricerca propone un sistema di upgrading integrato che unisce sicurezza strutturale, miglioramento energetico e sostenibilità ambientale. L’impiego di fibre naturali di juta, materiale rinnovabile e riciclabile, consente di ridurre l’impatto ambientale degli interventi e di promuovere filiere produttive locali, in linea con i principi dell’economia circolare.

La prospettiva più interessante è la possibilità di applicare questo approccio non solo nei contesti rurali dei paesi in via di sviluppo, ma anche nel vasto patrimonio edilizio esistente in Europa, dove gli interventi di riqualificazione energetica e miglioramento sismico rappresentano oggi una delle principali sfide del settore delle costruzioni.

La ricerca dimostra come soluzioni tecnologiche semplici, basate su materiali naturali e facilmente reperibili, possano contribuire in modo concreto alla costruzione di un ambiente costruito più sicuro, sostenibile e resiliente.

DI SEGUITO LA RELAZIONE INTEGRALE DI ARNAS MAJUMDER.

Il testo è stato elaborato mediante la videoregistrazione della relazione, con l'aiuto dell'IA.