Rinforzi in FRCM

L'obiettivo del presente progetto di ricerca è stato confrontare i risultati derivanti dalle prove a taglio condotte su murature rinforzate e non rinforzate, utilizzando formule sia provenienti dalla letteratura sugli FRP che specifiche per gli FRCM (AC434). Il dataset su cui si è basato lo studio è stato ottenuto da una campagna di prove effettuate in situ, secondo la norma ASTM-519, su un edificio residenziale ubicato a Novi di Modena (MO), danneggiato dal terremoto che ha colpito l’Emilia-Romagna nel maggio del 2012.

La sperimentazione ha previsto la realizzazione di prove a taglio diagonale su quattro campioni selezionati caratterizzati dalla stessa tessitura muraria, dallo stesso tipo di laterizio e malta. Due campioni sono stati lasciati tali e quali, mentre sugli altri due è stato applicato un rinforzo in FRCM.

Le prove sono state condotte applicando uno sforzo di compressione su una diagonale. Di conseguenza, a causa della naturale deformazione del campione, nella direzione trasversale al carico applicato, si sono generati sforzi di trazione assimilabili per caratteristiche ad uno sforzo di taglio applicato, mentre nella direzione perpendicolare all'applicazione del carico si è verificata una traslazione con la formazione del relativo piano di scorrimento.

I risultati ottenuti dai campioni tali e quali e da quelli rinforzati con FRCM sono stati confrontati in termini di duttilità, resistenza e rigidezza al fine di valutare le variazioni indotte dall'applicazione del rinforzo strutturale.

Dopo aver effettuato un sopralluogo esplorativo per valutare lo stato della costruzione e dei singoli muri, sono stati identificati 4 pannelli murari idonei per eseguire i test di taglio diagonale. Questi, secondo quanto riporta la normativa ASTM-519, devono avere dimensioni 120x120 cm. Le misurazioni sono state effettuate sia al piano terra che al primo piano, identificando i provini M0 e M0R al piano terra, mentre M1 e M1R al piano primo (i provini che riportano la lettera R nella sigla sono quelli su cui è stato applicato il rinforzo).

Per la realizzazionedelle prove si è proceduto tagliando i pannelli murari individuati e isolandolidal resto della parete, è stata poi creata una idonea superficie inclinata a45° negli spigoli per l’applicazione del carico e sono stati realizzati degliallettamenti di malta al fine di migliorare le condizioni di appoggio dellepiastre. Due provini sono stati lasciati tali e quali e due sono statirinforzati.

Il rinforzo applicatonel caso in esame è costituito da una rete biassiale bilanciata in fibra dibasalto, con speciale trattamento protettivo alcali-resistente con resinaall’acqua priva di solventi, e microfili di acciaio Inox AISI 304 termofissatifra di loro al fine di garantire un tessuto stabile e di ugual grammatura inentrambe le direzioni. La matrice in cui viene inserito la rete è costituita daGeoCalce.

La prova di compressionediagonale in situ è stata condotta mediante l’utilizzo di un sistema di caricorealizzato in carpenteria metallica.

Dopo le fasi di preparazione dei pannelli di prova, si è proceduto alla collocazione dei trasduttori di spostamento sulle diagonali, del sistema di prova e degli strumenti di misurazione e sono state avviate le prove. In una fase iniziale è stato applicato un leggero precarico al fine di mettere il sistema in contrasto ed eliminare i supporti temporanei. Le prove sono state eseguite applicando un carico monotono crescente al pannello mediante il pompaggio manuale di olio nei tre martinetti, con contestuale effettuazione di registrazione controllata dei dati.

Al raggiungimento del carico massimo sopportabile dal pannello è stata arrestata l’applicazione del carico e si è proceduto allo scarico graduale del pannello e allo smontaggio della strumentazione di prova. Durante l’esecuzione della prova è stato realizzato un rilievo fotografico della graduale fessurazione del pannello e una registrazione video della variazione delle misure dei trasduttori e del manometro collegato al martinetto. Il primo è servito in fase di post-elaborazione dei dati per valutare la deformazione del concio, mentre il secondo è servito per la correlazione tra forza e spostamento.

Infine, durante il test si è utilizzato un cronometro per tenere conto del tempo tale dato è stato utile sia per la correlazione tra i vari tipi di dati che per definite la tempo-dipendenza delle diverse misure.

La post-elaborazione dei dati è stata eseguita successivamente alla esecuzione della prova sui diversi provini. Partendo dai dati di forza e spostamento ottenuti dalla strumentazione, si sono definiti i seguenti parametri e relazioni: spostamento relativo Δx e Δy, legame costitutivo, rigidezza, duttilità e resistenza.

Si riportano alcuni dei risultati ottenuti in termini di diagrammi forza spostamento e diagrammi τ - γ.

La ricerca in esame ha permesso uno studio più completo delle murature fibrorinforzate con FRCM, intervento che sempre più frequentemente viene applicato nella nostra regione. Il lavoro svolto fa parte di un progetto più completo che mira allo studio dei meccanismi per rottura a taglio degli elementi nelle costruzioni esistenti, e ai rimedi che vi si possono porre in fase di ristrutturazione e riqualificazione edilizia.

I dati raccolti ed esaminati mostrano le criticità appartenenti a questa metodologia costruttiva, oltre che ai benefici evidenti che ne ricavano le murature esistenti.