Rinforzo delle strutture in muratura con l’intonaco armato: ecco come valutarne in modo corretto e puntuale l’efficacia.
Dalla sperimentazione condotta dal gruppo di ricerca dell’Università di Trieste a quanto indicato all’interno delle attuali Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M. del 17 gennaio 2018), la tecnica dell’intonaco armato risulta tra le più funzionali per il rinforzo strutturale degli edifici in muratura.
La tecnica dell’intonaco armato
La muratura è la tecnica costruttiva più antica e diffusa al mondo, assieme a quella delle costruzioni in legno. La “muratura” raggruppa tecniche diverse per tipo e forma dei materiali, nonché per modalità costruttive.
Tutte le murature, fatta eccezione per quelle a secco, sono costituite principalmente dall’unione di due materiali: quello molto resistente, il blocco (pietre naturali, blocchi artificiali) e quello meno resistente, il legante (malta di calce, cemento), che ha il compito di unire assieme i blocchi.
In particolare, sia la resistenza che la capacità di deformazione di questo materiale dipendono da diversi fattori:
- – resistenza del blocco;
- – resistenza della malta;
- – duttilità della malta;
- – tipologia costruttiva adottata;
- – geometria del blocco;
- – spessore dei giunti di malta;
- – aderenza tra il mattone e il legante;
- – capacità del blocco di assorbire/trattenere l’acqua;
- – stato di conservazione.
Si tratta quindi di un materiale eterogeneo, anisotropo e già per ridotti valori di sforzo si discosta dal comportamento elastico. Per tali motivi, alle caratteristiche meccaniche si attribuiscono dei valori indicativi, medi, utili per schemi codificati di calcolo.
La via sperimentale per definire le proprietà meccaniche ed elastiche della muratura è corretta per le nuove costruzioni, mentre è molto aleatoria per quelle esistenti in quanto le prove (martinetti piatti, analisi soniche, ecc..) hanno solo valore circoscritto e comunque orientativo.
Fattori rilevanti per la via sperimentale
In questo quadro, quindi, assumono grande rilevanza: la conoscenza storica, lo stato di conservazione dei materiali, le modifiche significative subite nel corso degli anni rispetto alla situazione originaria (ad esempio: ampliamenti, sopraelevazioni), le tecniche costruttive adottate, la presenza di difetti più o meno visibili e la presenza di lesioni dovute al fatto che la struttura è stata soggetta, durante la sua vita, a condizioni di carico eccezionali (ad esempio il fabbricato aveva già sopportato un evento sismico).
Per questi motivi, indipendentemente da quale sia l’intervento da eseguire sul fabbricato prima di procedere con qualsiasi valutazione di tipo analitico è fondamentale raccogliere informazioni che consentano al progettista di conoscere la struttura ed effettuare così un’analisi sufficientemente accurata dello stato di fatto.
Nella maggio parte dei casi, a seguito dello studio dello stato di fatto, risulta necessario procedere al rinforzo delle strutture verticali degli edifici al così dasoddisfare le richieste alle azioni verticali e orizzontali.
Tra le diverse tecniche che il progettista può applicare, quella del placcaggio delle murature con l’intonaco armato, se applicata su due lati del pannello murario, conferisce a quest’ultimo una maggiore resistenza a compressione grazie all’effetto di confinamento dei connettori e una resistenza a taglio e a pressoflessione nel piano e fuori piano vista la presenza dell’intonaco armato.
Le Norme Tecniche delle Costruzioni e la Circolare Esplicativa al capitolo 8.7.4 precisano come le fodere possono essere realizzate con malte a base calce o a base cemento e armatura in reti in acciaio inossidabile, nonché in materiali compositi utilizzando fibre di carbonio o di vetro.
Figura 1 La Tecnica dell’intonaco armato
Valutare l’effetto della tecnica dell’intonaco armato
Nel corso degli ultimi 12 anni, in collaborazione con molte Università Italiane, abbiamo condotto un’ampia campagna sperimentale che ci ha permesso di calibrare delle formulazioni che consentono al professionista di individuare le proprietà meccaniche della muratura rinforzata con la tecnica dell’intonaco armato.
Ad oggi le attuali Norme Tecniche per le Costruzioni concedono di stimare il miglioramento che si ottiene applicando questa tecnica o utilizzando delle espressioni che considerino gli spessori e le proprietà meccaniche della parete e dell’intonaco. Inoltre, si possono adoperare, in via semplificativa, i coefficienti migliorativi delle proprietà meccaniche della muratura riportati nella Tabella C8.5.II
Questa è la differenza, in termini di efficacia, nell’utilizzare le formulazioni descritte in precedenza e i coefficienti migliorativi della Tabella C.8.5.II.
La progettazione del rinforzo
Riportiamo le formulazioni utili ai progettisti per valutare il contributo del rinforzo sui parametri meccanici della muratura originaria così come le sperimentazioni effettuate da numerosi Atenei Italiani.
In particolare, sono state effettuate varie campagne sperimentali volte a verificare l’efficacia del rinforzo attraverso prove di compressione diagonale, taglio-compressione, compressione semplice, flessione fuori piano e prove su fabbricati dal vero.
Figura 2: Prove sperimentali effettuate.
Attraverso i risultati si può notare un significativo aumento della resistenza di picco nei campioni rinforzati rispetto a quelli non rinforzati. Nei campioni non rinforzati, infatti, dopo il picco si ha un brusco calo della resistenza fino a valori molto modesti. Nei campioni rinforzati, di contro, si ha un ramo decrescente con valori di resistenza significativi fino a deformazioni elevate. A differenza di quanto accade per la muratura non rinforzata, dopo il picco, la struttura trattata con CRM mantiene una capacità dissipativa davvero notevole.
Figura 3: Prove di compressione diagonale
In caso di evento sismico l’ottimo comportamento fuori piano della muratura rinforzata impedisce il collasso prematuro della parete e, al contempo, permette alla stessa di resistere efficacemente nel proprio piano, garantendo così un’elevata dissipazione di energia.
La nostra tecnica di rinforzo CRM prevede l’utilizzo di elementi e materiali la cui scelta scaturisce da un lavoro di ricerca mirato a determinare il miglior comportamento sia in termini di efficacia che di semplicità operativa.
Sulla base delle molte campagne sperimentali condotte su campioni di muratura di vario tipo e in seguito all’analisi dei risultati sperimentali, a considerazioni teoriche e tenendo conto delle disposizioni riportate in normativa, sono state formulate delle relazioni semplificate che consentono di progettare e calcolare il rinforzo.
Nel caso di azioni nel piano risulta pertanto possibile stimare la resistenza a taglio e la rigidezza equivalente della muratura rinforzata.