48
A new technique is proposed for reinforcing rubble
stone masonry walls, when the fair-face masonry
must be kept. The reinforcement technique consists
of embedding a continuous mesh of high strength
steel cords in the mortar joints after a first repointing, and then anchoring this to the wall by means of
steel eyebolts. A second repointing covers the cords
and the heads
of the eyebolts.
This gives a reinforced fair-face masonry wall in
which there is increased compression, shear and
flexural strength, and the capacity to withstand tensile stresses, as was confirmed by the first tests.
Furthermore, the small size of the reinforcement
cords and the fact that they are easy to insert into
the mortar joints makes it possible to apply this
technique on an extensive, which avoids dangerous
concentrations of stress.
The effectiveness of the proposed technique was
investigated by means of a series of tests on site
with double flat jacks, subjecting the masonry to vertical compression and diagonal compression tests
(shear tests). Based on the results obtained, it was
possible to report an interesting improvement in the
mechanical behavior of the masonry, and it was
noted that deep repointing of joints with metal fibers
can increase compressive strength significantly, even
doubling it as compared to unreinforced masonry.
Other recently performed tests regarding four-point
bending tests of stone masonry panels showed that
the panels can support greater loads than those evaluated by means of calculations.
The suggested system can be used both locally for
individual wall panels of existing buildings or for
boundary city walls, and in general as a system for
reinforcing a masonry construction, improving its overall behavior.
The upgrading work is not very invasive and is reversible. It is compatible with preservation of the original
material of the building and is therefore particularly
suitable for fair-face walls of buildings registered as
being of historical and/or architectural interest.
LA TECNICA DEL
“RETICOLATUS”
RINFORZO DI MURATURE STORICHE
di Antonio Borri, Marco Corradi, Emanuela Speranzini
Dipartimento di Ingegneria Civile ed Ambientale
Università degli Studi di Perugia
Andrea Giannantoni
Unilab s.r.l. – SPIN-OFF DELL’UNIVERSITÀ DI PERUGIA - Foligno
xxxxx@xxxxxx
49
Nel presente articolo
viene descritta una tecnica di rinforzo denominata “reticolatus”,
recentemente proposta dagli autori per il
rinforzo di elementi in
muratura realizzata
con elementi anche irregolari (ad es. in pietrame) per i quali sia richiesto il mantenimento della caratteristica di
faccia a vista. La tecnica
consiste nell’inserimento nei giunti di malta
di un reticolato continuo di piccoli trefoli in
acciaio UHTSS, i cui nodi sono fissati mediante barre metalliche trasversali al paramento
murario. Il risultato finale dell’intervento è
quello di una muratura
armata per la quale si
ha un incremento delle
caratteristiche meccaniche (resistenza a compressione, a taglio e a
flessione), un efficace
collegamento tra gli
elementi murari contigui ed anche tra i paramenti della muratura,
se vengono utilizzati
adeguati connettori
trasversali. L’intervento, che si propone come integrativo delle altre possibili tecniche, risulta sostanzialmente
reversibile, inteso a
rinforzare la muratura
attraverso un presidio
e non a sostituirla,
compatibile con la conservazione materica
del manufatto e durevole. Varie sperimentazioni, qui brevemente
presentate, hanno dimostrato in modo convincente l’efficacia
strutturale della tecnica in questione.
Materiali impiegati e requisiti richiesti
I
l consolidamento ed il rinforzo
Per la applicazione della tecnica sono
tenere il trefolo all’interno del giunto
Per quanto concerne la compatibilità
degli elementi verticali nelle co-
impiegati i seguenti materiali:
di malta.
chimica dei materiali sopraelencati, so-
struzioni in muratura soggette, ol-
a) trefoli in acciaio UHTSS (Ultra Hi-
La caratteristica più interessante dei
no state condotte alcune prove di cor-
tre che al peso proprio, alle possi-
gh Tensile Strength Steel), ricavabili da
trefoli UHTSS risiede nella dimensione
rosione che hanno fornito risultati po-
bili azioni dinamiche, rappresenta uno
rotoli presenti sul mercato. I rotoli uti-
molto ridotta (diametro medio tipico
sitivi, anche in ambienti particolarmen-
degli interventi più importanti per il
lizzati, prodotti dalla Hardwire LLC.,
del trefolo: 1 mm) e nella forma stessa
te aggressivi.
raggiungimento di un adeguato livello
sono larghi circa 30 cm e di lunghezza
dei trefoli, ottenuti avvolgendo tra loro
Comunque, nei casi in cui risulta es-
di sicurezza. Infatti, la scarsa qualità
variabile, sono costituiti da una serie di
elicoidalmente i singoli cavi di acciaio
senziale avere la garanzia assoluta di
delle caratteristiche meccaniche delle
trefoli disposti parallelamente tra loro e
(tipicamente 3-4 cavi) che portano ad
durabilità e reversibilità a lungo termi-
murature e la mancanza di collega-
tenuti insieme da una maglia di polie-
una elevata aderenza e compatibilità
ne, è opportuno applicare ai trefoli,
mento dei pannelli tra di loro e con gli
stere. Risulta semplice sfilare dal nastro
tra i trefoli e la malta che li avvolge,
prima della loro applicazione, una pro-
orizzontamenti sono state molto
i trefoli per poterli quindi utilizzare sin-
garantendo così un ottimo comporta-
tezione preventiva (ad esempio una
spesso all’origine di crolli o di gravi dis-
golarmente. È possibile comunque ser-
mento meccanico dell’insieme “pietra-
guaina plastica o un rivestimento a
sesti, specie in occasione di eventi si-
virsi anche di altri materiali, quale ad
malta-trefolo”. L’aspetto più rilevante,
spruzzo). Del resto, per questo tipo di
smici.
esempio funi di acciaio zincato o an-
ai fini dell’applicazione qui proposta,
applicazione l’adesione tra trefolo e
Le tecniche impiegate per il ripristino o
che materiali compositi (funi o trefoli)
risiede però nel fatto che le ridotte di-
matrice, come vedremo, non risulta di
il rinforzo di costruzioni murarie, quali
purché di piccolo diametro, dotati di
mensioni consentono di curvare age-
fondamentale importanza, potendo
ad esempio lo “scuci e cuci” della mu-
una adeguata resistenza a taglio ed
volmente e a piaci-
contare su un meccanismo
ratura, la cucitura delle lesioni median-
applicabili con malta cementizia (se il
mento i trefoli, per
di mutuo confinamento tra
te perfori armati con barre metalliche,
caso lo consente) o a base calce.
farli passare nei
maglie ed elementi lapidei.
le cerchiature mediante nastri di mate-
b) barre di acciaio zincato, filettate
giunti tra i vari ele-
Questa soluzione, evidente-
riale composito (particolarmente effi-
all’estremità, che, mediante l’aggiunta
menti lapidei costi-
mente, risolve ogni possibile
caci e, in fondo, poco invasive), le inie-
di dado, rondella ed un “rostro reggi-
tuenti la muratura
problematica di conserva-
zioni nella muratura di miscele di
cavo” (Figura 1), consentono di trat-
(Figura 2).
zione e durabilità.
boiacca di cemento o a base calce,
l’intonaco armato etc., presentano alcuni limiti (e qualche problematica) soprattutto nel caso di murature irregolari per le quali si voglia mantenere inalterato il paramento esterno.
Una tecnica che consente di conservare un paramento faccia a vista è quella
della ristilatura profonda dei giunti,
che consiste nello scarnire i giunti della
muratura togliendo la malta originaria,
per poi ristilarli con una malta di buona qualità. L’efficacia della tecnica, dal
punto di vista dell’incremento delle caratteristiche meccaniche della muratura, risulta però limitata, specie nel caso
di spessori murari consistenti.
Il sistema di intervento “reticolatus”,
di seguito sinteticamente riassunto,
consente di intervenire su murature
sia regolari che irregolari, con un impatto limitato, almeno rispetto ad altre metodologie, e si propone sia autonomamente sia ad integrazione di
altre tecniche (ad esempio le iniezioni) e può fornire contributi rilevanti
nei confronti sia di sollecitazioni orizzontali di tipo sismico, sia di azioni
statiche verticali.
1. Aggancio delle barre
filettate con dado, rondella e rostro reggi-cavo.
2. Maglia tipica del “reticolatus”.
Tecnica e campo di applicazione
Il sistema di rinforzo “reticolatus”, consi-
spessore murario, se si vuole garantire
mi, è possibile disporli all’interno dei
In sommità i trefoli possono essere colle-
ste, in sintesi, nella scarnitura dei giunti
solo l’ancoraggio della maglia al para-
giunti della muratura, qualunque ne sia
gati con il cordolo (se presente) oppure,
di malta per una profondità di 6-8 cm,
mento murario (ed in questo caso è suf-
l'andamento. Successivamente, strin-
ad esempio nei muri di cinta, girati per
in una prima ristilatura dei giunti e nel
ficiente un diametro di 5-6 mm) oppure
gendo i dadi disposti sulle barre filettate,
andare ad interessare l’altra faccia del
successivo inserimento, negli stessi giun-
arrivano ad almeno i due terzi dello
è possibile metterli anche leggermente
muro (Figura 4).
ti, di una maglia continua costituita dai
spessore del muro nel caso in cui si vuo-
in tensione (Figura 3).
Così facendo, lo “scheletro armato”
piccoli trefoli in acciaio UHTSS, i cui nodi
le ottenere anche un collegamento tra i
sono fissati mediante le barre metalliche
paramenti (tipo diatoni) e in questo caso
L'ampiezza della maglia dipende delle
ratura, oltre a rinforzare il pannello mu-
trasversali al paramento murario e nel
sarà necessario un diametro della barra
dimensioni e dalla forma degli inerti; in
rario, va a collegare tra loro i diversi ele-
successivo rabbocco di malta (cementi-
più consistente. L’inserimento della bar-
generale, comunque, non dovrà essere
menti murari contigui (pannelli ortogo-
zia o a base di calce) che va a ricoprire
ra sulla faccia su cui si lavora avviene al-
superiore allo spessore murario. A titolo
nali adiacenti, orizzontamenti, fondazio-
completamente sia i trefoli che le teste
l’interno dei giunti di malta e la testa fi-
di esempio, per le murature irregolari ti-
ni, etc.) costituendo quindi un vero e
delle barre.
lettata della barra, comprensiva di dado,
piche dell'Italia centrale, il passo può es-
proprio sistema di rinforzo dell’intera
Gli elementi trasversali (barre filettate in
rondella e rostro reggi-cavo, deve resta-
sere compreso tra 30 e 50 cm.
fabbrica muraria, specie se proposto co-
acciaio zincato, tipicamente in numero
re all’interno della faccia su cui si sta la-
Per quanto riguarda la parte inferiore
me integrativo delle attuali tecniche
minimo di 4 a metro quadro, comunque
vorando per almeno 3-4 cm, in modo
del pannello, i trefoli possono essere ef-
“tradizionali” di intervento. Le dimen-
in funzione delle necessità progettuali e
da poter essere efficacemente coperta
ficacemente ancorati girandoli intorno
sioni ridotte degli elementi di rinforzo ed
delle caratteristiche degli inerti lapidei)
dalla successiva ristilatura.
agli elementi lapidei alla base del pan-
il loro agevole inserimento nei giunti di
sono disposti secondo maglie per quan-
Poiché i trefoli sono flessibili e passano
nello stesso o collegati alla fondazione
malta consentono di realizzare un inter-
to possibile regolari. Le barre sono inse-
tra i rostri reggi-cavo degli elementi tra-
(se esistente) attraverso perfori o con-
vento diffuso che evita nocive e perico-
rite fino ad interessare circa 15 cm di
sversali senza essere solidali a questi ulti-
nettori, a seconda dei casi.
lose concentrazioni di sollecitazioni.
della maglia continua inserita nella mu-
3a,b. Intervento
con “reticolatus”:
sezioni orizzontale
e verticale del muro
rinforzato.
4. Intervento con
“reticolatus”: la
continuità dei
trefoli può contribuire al collegamento tra gli elementi murari.
FASI OPERATIVE
Le fasi operative per l’applicazione sono
le seguenti:
n scarnitura dei giunti di malta della
muratura, per una profondità media di
6-8 cm, avendo cura di non rimuovere la
malta originale ove particolarmente
resistente;
n idropulizia in pressione dei giunti scarniti, effettuando l’operazione alcune ore
prima della successiva applicazione della
malta;
n inserimento degli elementi trasversali
(barre filettate in acciaio zincato complete di dado, rondella e rostro reggi-cavo);
n fissaggio delle barre alla muratura mediante l’utilizzo di malte antiritiro specifiche o di resine epossidiche;
n esecuzione del primo rabbocco di malta (cementizia o anche a base di calce, a
seconda delle prescrizioni e delle indicazioni della committenza);
n inserimento dei trefoli in acciaio UHTSS
all’interno dei giunti scarniti, passandoli
per i rostri reggi-cavo, percorrendo secondo traiettorie sub-orizzontali o sub-verticali tutto il paramento su cui si interviene.
Se non fosse sufficiente la lunghezza dei
singoli trefoli, questi possono essere giuntati con resina o semplicemente, sovrapponendoli tra loro per circa 20 cm;
n se ritenuto necessario (ad esempio per
incrementare ulteriormente la resistenza
del pannello) si possono passare ulteriori
trefoli in diagonale, sia in un senso che
nell’altro;
n serraggio dei dadi per conferire una
leggera pretensione ai trefoli;
n esecuzione del secondo rabbocco di
malta dei giunti, ricoprendo completamente sia i trefoli che le teste dei fittoni
o delle barre;
n f initura estetica della stilatura dei
giunti mediante spazzolatura degli stessi
con setole metalliche.
Sperimentazioni
Al fine di indagare sulla efficacia della
glie di poliestere permette il confezio-
n Prove di compressione
una serie di lesioni verticali tra i due
tecnica di rinforzo proposta sono state
namento dei prodotti sottoforma di na-
con martinetti piatti doppi
martinetti piatti. Non si è verificata una
eseguite tre diverse serie di prove speri-
stri avvolti su bobine (Figure 5a,b).
Le prove con martinetti piatti doppi so-
sostanziale differenziazione nella mo-
mentali: prove di compressione con la
no state eseguite sulle mura urbiche
dalità di rottura tra la muratura non
tecnica dei martinetti piatti doppi, pro-
- Trefoli 3X2
(muratura di pietra appena sbozzata le-
rinforzata, quella ristilata e quella
ve di compressione diagonale, prove di
Il trefolo 3X2, in acciaio ad alto conte-
gata da una debole malta di calce
rinforzata con fibre metalliche. È di in-
flessione.
nuto di carbonio rivestito superficial-
idraulica) di Trevi (Foligno), sottoponen-
teresse rilevare che nel caso della mura-
mente da uno strato di ottone, è otte-
do a compressione uniassiale fino a rot-
tura non rinforzata e di quella ristilata,
n Caratterizzazione delle fibre
nuto avvolgendo insieme ad elica cin-
tura, porzioni di murature dell’altezza
la rottura si è manifestata con poche
metalliche
que singoli filamenti: tre di loro sono
di circa 50 cm. Durante la prova sono
lesioni verticali di notevole dimensione,
Le fibre utilizzate nella sperimentazione
avvolti esternamente dai rimanenti
stati registrati i valori della pressione
mentre nel caso della muratura rinfor-
per la realizzazione del composito SRG
due. Le caratteristiche geometriche e
esercitata e della deformazione della
zata con reticolatus è stato osservato
sono prodotte dalla Hardwire LLC. La
meccaniche di un singolo trefolo 3X2
muratura ai vari step di carico, che op-
un numero maggiore di lesioni verticali
particolarità di tali materiali è la loro
sono riportate in Tabella 1. Le caratteri-
portunamente elaborati hanno fornito i
di dimensioni minori, il che denota un
conformazione a livello macroscopico:
stiche meccaniche del trefolo 3x2 sono
diagrammi tensioni σ - deformazioni ε
miglioramento del comportamento
le fibre sono costituite da trefoli di fila-
state verificate attraverso prove di tra-
(Figura 6). Dai diagrammi sono stati ri-
meccanico della muratura per una pro-
menti di acciaio ad alta resistenza rico-
zione realizzate su 8 provini. I risultati
cavati la resistenza a compressione ed il
babile diminuzione di concentrazione
perti esternamente da uno strato di ot-
hanno sostanzialmente confermato i
modulo di elasticità normale calcolato
delle tensioni massime all’interno del
tone che ha la finalità di aumentare l’a-
valori indicati nella scheda tecnica del
in corrispondenza del 33% della ten-
materiale muratura.
derenza delle fibre alla matrice.
produttore con piccole variazioni del
sione massima.
I risultati, riportati in Tabella 2 e Figura
L’affiancamento di tali trefoli metallici
carico di rottura a trazione (1383 N) e
La rottura degli elementi in muratura
6, riguardano la muratura non rinforza-
ed il loro incollaggio su delle sottili ma-
della deformazione a rottura (2.2 %).
non rinforzata è avvenuta al formarsi di
ta (sigla URM), la muratura rinforzata
con sola ristilatura (sigla REP) e la muratura rinforzata con la tecnica del reticolatus (sigla SRE). È possibile osservare che la tecnica di rinforzo reticolatus, è in grado di incrementare significativamente
la resistenza a compressione
della muratura: è stato misurato un valore medio di 1.29
MPa con un incremento della
resistenza del 116% rispetto
alla resistenza a compressione
della muratura non rinforzata
(σmax = 0.595 MPa). Inoltre
l’incremento medio di resistenza della muratura rinforzata
con sola ristilatura (σmax =
0.834 MPa) è di circa 40% rispetto alla muratura non
rinforzata.
5a,b. Rotolo di fibre metalliche ad alta resistenza
(a); particolare dei diversi tipi di trefoli metallici
(al centro il trefolo tipo 3X2) (b).
Tabella 1. Caratteristiche dei singoli trefoli (dalla
scheda tecnica del produttore).
Tabella 2. Risultati delle prove con martinetti piatti doppi.
Tabella 3. Risultati delle prove diagonali.
n Prove di taglio
stato applicato un martinetto tale da
In particolare, il reticolatus e la ristilatura
Per valutare l’efficacia del rinforzo nei
sollecitare il pannello fino a rottura lun-
profonda hanno fornito rispettivamente
confronti di sollecitazioni di taglio sono
go una delle due diagonali. Le diago-
un incremento della resistenza a taglio
state eseguite prove di compressione
nali di entrambe le facce del pannello
rispettivamente del 117% e del 35% ri-
diagonale, definite dalla normativa
sono state strumentate con due tra-
spetto alla muratura non rinforzata. Si
ASTM E 519, su tre pannelli in muratu-
sduttori induttivi di spostamento (Figu-
può notare quindi che per la τk si ottie-
ra di pietra ricavati da una cartiera nella
ra 7). Durante la prova sono stati regi-
ne un incremento percentuale simile a
frazione di Pale (Foligno). L’edificio risa-
strati il carico applicato e la variazione
quello registrato per la resistenza a
le al XVII secolo. I pannelli, dello spes-
di lunghezza delle diagonali.
compressione nella precedente serie di
sore di cm 53, costituiti da pietrame
I risultati in termini di resistenza τk e ri-
prove. Meno significativi gli incrementi
appena sbozzato (di travertino bugna-
gidezza a taglio G1/2 sono mostrati in
del modulo di elasticità tangenziale
to e rocce calcaree compatte) e da mal-
Tabella 3 e in Figura 8 dove si evince
G1/2, calcolato in questo caso ad 1/2
ta a base di calce dalle deboli proprietà
che le diverse tecniche di rinforzo appli-
della resistenza a taglio delle muratura:
meccaniche, erano conformati da due
cate (ristilatura o reticolatus) hanno de-
nel caso del reticolatus è stato ottenuto
paramenti debolmente ammorsati con
terminato incrementi significativi della
il valore di 653 MPa rispetto al valore di
assenza di diatoni.
resistenza.
541 MPa della muratura non rinforzata.
I pannelli sono stati tagliati ad una dimensione di 120x120 cm e quindi è
stata applicata una serie di profilati metallici disposti ai due spigoli di una delle
due diagonali del pannello, collegati
tramite barre. In uno dei due spigoli è
BENEFICI DEL SISTEMA
Il sistema proposto può essere
utilizzato sia a livello locale, ad
esempio per singoli pannelli murari di edifici esistenti (mura di
cinta, mura urbiche, etc.), sia a
livello globale, ovvero come sistema di rinforzo di una costruzione in muratura nel suo comportamento di insieme, con particolare, ma non esclusivo, riferimento al comportamento in
presenza di sisma.
Dal punto di vista meccanico
i benefici che si possono attendere sono:
1. incrementi delle caratteristiche meccaniche: sia della
resistenza a compressione,
che di quella a taglio, come
anche delle capacità flessionali per azioni nel piano e ortogonali al piano della muratura;
2. capacità di collegare, in
modo diffuso, le pareti verticali tra loro e le pareti verticali con gli orizzontamenti;
3. possibilità di fornire alla
muratura quella resistenza a
trazione che nel caso di murature irregolari (dove spesso
si hanno giunti verticali allineati) non riesce a beneficiare nemmeno dell’effetto catena presente nelle murature
regolari con ortostati e giunti
ben sfalsati;
4. collegamento trasversale
tra i paramenti della muratura, dimensionando opportunamente le barre trasversali
disposte come diatoni artificiali, capaci di dare monoliticità al pannello murario, opponendosi al distacco tra i
paramenti e fornendo una
adeguata resistenza a trazione (necessaria anche in presenza dei soli carichi verticali)
e a taglio (necessaria nel caso
di azioni che tendano a far ribaltare il pannello murario, e
quindi a far scorrere tra loro i
paramenti).
Sperimentazioni
n Prove a flessione su pannelli
na interruzione, su entrambe le facce
Il secondo pannello (40x180x198
Al fine di indagare sull’efficacia del si-
(Figura 10).
cm) è stato rinforzato in modo
stema di rinforzo proposto è stata con-
Nella faccia che nella prova verrà poi
analogo al precedente, disponen-
dotta una nuova indagine sperimenta-
disposta all’intradosso (quindi in zona
do ancora 12 trefoli/m su entram-
le, realizzando due pannelli di muratura
tesa) sono stati aggiunti nella direzione
be le facce e in entrambe le dire-
di pietrame rinforzati con la tecnica re-
della maggior lunghezza altri 12 trefoli
zioni, ed integrando la faccia che
ticolatus.
a metro, sempre mediamente a gruppi
sarà disposta all’intradosso con un
I due pannelli sono stati successiva-
di quattro, per un totale di 24 trefoli/m.
eguale numero di trefoli (Figura
mente ruotati e disposti in orizzontale,
Nella direzione trasversale sono stati in-
11), ottenendo quindi 24
sottoponendoli quindi ad una prova di
seriti, passando ancora per i ganci del
trefoli/metro nelle due direzioni al-
flessione particolarmente severa, anche
rostro reggi-cavo, 68 trefoli (quindi 24
l’intradosso e 12 trefoli/metro nelle
solo per l’elevato peso proprio di que-
trefoli/metro) disposti in modo da rea-
due direzioni all’estradosso, per un
sta tipologia muraria.
lizzare una maglia reticolare che fascia
totale di 175 m di trefoli applicati.
la struttura.
In entrambi i pannelli, la ristilatura
Nel primo pannello (dimensioni:
In sintesi, nella direzione longitudinale
è stata eseguita con malta bastar-
50x268x100 cm) sono stati inseriti, se-
sono stati applicati 24 trefoli/metro al-
da dalle modeste proprietà mecca-
condo la direzione di maggior lunghez-
l’intradosso e 12 trefoli/metro all’estra-
niche ed ha interessato una
za del pannello, 12 trefoli/metro, rag-
dosso, mentre nella direzione trasversa-
profondità media di circa 7 cm. I
gruppati mediamente a gruppi di quat-
le sono stati inseriti 24 trefoli/metro, per
trefoli sono stati inseriti ad una
tro, disposti con continuità, senza alcu-
complessivi 324 m di trefoli applicati.
profondità di 3-4 cm.
9. Particolare del passaggio
dei trefoli nei nodi del “reticolatus”.
10. Pannello n. 1: prospetto
e sezione.
11. Il secondo pannello sottoposto a prova di flessione.
PREPARAZIONE DEI PANNELLI
I pannelli sono stati costruiti con pietrame calcareo appena sbozzato proveniente dalla demolizione di murature esistenti e malta bastarda dalle modeste proprietà meccaniche. I pannelli sono costituiti da due paramenti uno (pannello n. 1) senza alcun ingranamento, l’altro (pannello n. 2) debolmente ammorsato. A maturazione avvenuta i due pannelli sono stati rinforzati con la tecnica in oggetto, utilizzando gli stessi trefoli tipo 3X2 della Hardwire LLC precedentemente
utilizzati, seguendo le seguenti fasi operative:
- inserimento e fissaggio con resina delle barre filettate con dado, rondella e rostro reggi-cavo contenuti all’interno della superficie del pannello (Figura 9);
- posa in opera dei trefoli in direzione sub verticale e sub orizzontale all’interno dei giunti, passandoli per il reggi-cavo;
- serraggio dei dadi, con conseguente pretensione ai trefoli;
- ristilatura dei giunti, in modo da rivestire completamente i
trefoli e ricoprire le rondelle e i dadi.
PRIMA PROVA
12. Pannello n.1, disposto in orizzontale, su due appoggi, caricato a flessione.
13. Grafico carico-abbassamento in
mezzeria.
14. Rottura del pannello n. 1 (a)
davanti; b) retro).
Il primo pannello è stato disposto su un
centesimali disposti su entrambi i lati
tesa a partire dal terzo step di carico
piano orizzontale, appoggiandolo alle
del pannello, in mezzeria, ad 1/4 e 3/4
(450 kg). Il collasso del pannello si è ve-
estremità. La prova di carico è stata
della luce. Per non rischiare il danneg-
rificato ad un livello del carico di 650
realizzata su quattro punti (four-point
giamento dei comparatori, in prossi-
kg, quando la tensione nei trefoli nella
bending) su una luce di 208 cm con
mità della rottura del pannello le attrez-
zona intradossale ha portato alla di-
una distanza tra i coltelli di carico di 38
zature di misura di cui sopra sono state
sgregazione e alla espulsione della mu-
cm. Gli appoggi sono stati realizzati
tolte.
ratura confinata nelle maglie del retico-
mediante due travi di legno a sezione
Il pannello ha raggiunto una situazione
latus (in particolare negli spigoli del
quadrata di lato 24 cm, mentre per i
critica ad un carico di circa 600 kg (do-
pannello) e quindi alla fuoriuscita dei
coltelli di carico sono stati utilizzati mu-
po di che, per sicurezza, è stata rimossa
trefoli stessi dai giunti di malta, renden-
rali di legno di lato 10 cm (Figura 12).
la strumentazione di misura) corrispon-
do a questo punto inefficace il rinforzo
Il pannello è stato sollecitato, oltre che
dente ad un momento flettente massi-
(Figura 14).
dal peso proprio (valutabile in 2200
mo di 255 kgm, che si aggiungono ai
Facendo un confronto con una situa-
Kg/m3),
595 kgm derivanti dal peso proprio (Fi-
zione di carico uniformemente distri-
carico crescente con gradienti di 150
gura 13).
buito equivalente a quello applicato nel
kg, distribuito tra i due coltelli di carico.
Per quanto riguarda le modalità di rot-
caso in esame, il pannello si è rotto per
Gli abbassamenti sotto carico sono sta-
tura del pannello, alcune lesioni paral-
un carico uniforme (comprensivo di pe-
ti misurati attraverso sei comparatori
lele agli appoggi si sono aperte in zona
so proprio) pari a 1610 kg/m.
attraverso l’applicazione di un
Sperimentazioni
SECONDA PROVA
tipico per la tipologia in questione.
Anche il secondo pannello
Tali valori corrispondono però ad una
(40x180x198 cm) è stato sottoposto
rottura per crisi a trazione dei trefoli in
ad una prova di flessione su quattro
zona tesa, meccanismo che non è stato
punti. In questo caso il pannello risulta
raggiunto per il caso esaminato (pan-
significativamente più tozzo rispetto al
nello n. 1) anticipato dalla fuoriuscita e
precedente. Il carico, pressoché con-
dal disgregarsi della muratura all’intra-
centrato in mezzeria determina un’a-
dosso che ha preceduto tale tipologia
zione di punzonamento sul pannello
di collasso. La disgregazione della mu-
che mobilita principalmente la resi-
ratura in zona tesa peraltro è stata age-
stenza a taglio fuori dal piano.
volata in questa situazione particolare
Il pannello è stato provato su una luce
(muratura disposta in orizzontale) dalla
di 124 cm (lungo il lato di 180 cm)
pezzatura piuttosto grande dei blocchi
mentre il carico è stato applicato me-
che, trovandosi “appesi” all’intradosso
diante due profilati metallici tipo HEA
tendono a cadere verso il basso scor-
posti ad una distanza di 35 cm con
rendo lungo i giunti di malta, agevolati
carichi crescenti a step di 100 kg
dal loro peso. Nella realtà (muro dispo-
(Figura 15).
sto in verticale) il comportamento nei
Il risultato della prova appare partico-
maschi murari evidentemente è ben di-
larmente significativo ai fini della dimo-
verso, dato che il peso proprio agisce
strazione dell’efficacia della tecnica di
nel piano del pannello.
rinforzo proposta. Infatti, il pannello
Quanto sopra evidenzia comunque la
non ha raggiunto la rottura, pur aven-
necessità di individuare un modello che
do applicato un carico di circa 2000
possa descrivere in modo più aderente
kg, a cui corrisponde un carico unifor-
alla realtà il comportamento meccanico
me equivalente (comprensivo di peso
della muratura rinforzata con la tecnica
proprio) pari a 4100 kg/m (Figura 16).
qui proposta.
Il pannello non è stato portato fino al
Nel paragrafo che segue il problema
collasso, sia per la difficoltà di procede-
viene affrontato in modo ancora sem-
re con ulteriori carichi aggiuntivi, sia
plificato; si prevede comunque di ap-
per lasciarlo disponibile ad una succes-
profondire l’argomento in modo più
siva prova.
adeguato in successivi lavori.
- Considerazioni sui risultati
Le due prove sperimentali sopra descritte hanno fornito risultati molto
brillanti, se si pensa che i pannelli sono
stati testati a flessione, situazione molto gravosa per manufatti di questo tipo.
Una valutazione preventiva dei carichi
di rottura, basata sulla verifica semplificata a flessione delle due strutture
rinforzate, e considerando, per semplicità, i trefoli come se fossero disposti
tutti paralleli tra loro nella direzione
della sollecitazione flessionale (ovvero
come se si trattasse di una trave in muratura armata) avrebbe fornito valori
stimabili in circa 1800 kg per il pannello 1 e di 8000 kg per il pannello 2, assumendo per la resistenza a compressione della muratura un valore medio
MODELLAZIONI E VERIFICHE
smi resistenti: il contributo trasmesso
CONCLUSIONI
legge di tutela degli edifici e dei
Nel progettare un intervento di rinforzo
per attrito dalla muratura e il contributo
Il rinforzo delle murature irregolari
manufatti in genere di interesse sto-
di un pannello murario con il sistema
conseguente alla resistenza a trazione
con la tecnica proposta fornisce un
rico e architettonico. Infatti, è poco
proposto, soggetto a carichi verticali e
dei rinforzi.
incremento della resistenza a com-
invasivo, sostanzialmente reversibi-
orizzontali, i meccanismi di collasso pos-
Per una verifica cautelativa, la resistenza
pressione, a taglio e a flessione e un
le, durevole, in grado di integrare la
sono sostanzialmente essere riassunti in:
a taglio-scorrimento può essere valutata
efficace collegamento trasversale
muratura e non di sostituirla, e
taglio, taglio-scorrimento e flessione per
utilizzando la seguente relazione (Tas-
tra i paramenti della muratura, inte-
quindi compatibile con i principi di
azioni nel piano e fuori dal piano del
sios, 1988):
ressando l’intera fabbrica muraria
conservazione del manufatto. Tipi-
grazie alla maglia continua di trefoli
camente, quindi, le costruzioni stori-
inserita all’interno della muratura.
che, ed anche i beni archeologici,
L’intervento, che può essere utilizza-
possono trovare nel sistema propo-
to sia localmente per singoli pannel-
sto una risposta adeguata ad alcuni
li che globalmente per migliorare il
dei loro problemi strutturali, capa-
comportamento d’insieme di intere
ce, in numerosi casi, di contempera-
costruzioni, risulta particolarmente
re l’esigenza di raggiungere elevati
indicato per le murature faccia a vi-
livelli di sicurezza con le istanze del-
sta di edifici vincolati ai sensi della
la tutela e della conservazione.
gettazione, l’esecuzione ed il controllo di
interventi di consolidamento statico mediante l’utilizzo di compositi fibrorinforzati.
[7] Corradi, M., Tedeschi, C., Binda, L.,
Borri, A. 2008. Experimental evaluation of
shear and compression strength of masonry
wall before and after reinforcement: deep
repointing. Construction and Building
Materials, Elsevier, 22/4, 463-472.
[8] Corradi, M., Borri, A., Vignoli, A. 2008.
Experimental evaluation of in-plane shear
behaviour of masonry walls retrofitted using
conventional and innovative methods,
Masonry International, Vol. 21, No. 1, 29-42.
[9] Dolce, M. and Marnetto R. CAM technology, patent.
[10] Elgawady, M.A., Lestuzzi, P., Badoux,
M. 2006. Analytical model for the in-plane
shear behavior of URM walls retrofitted with
FRP, Composites Science and Technology,
Elsevier, (66), 459–474.
[11] Eurocode 6. 1995. Design of masonry
structures – Part 1-1: General rules for buildings – Rules for reinforced and unreinforced masonry. ENV 1996-1-1.
[12] Gabor, A., Bennati, A., Jacquelin, E.
and Lebon, F. 2006. Modelling approaches
of the in-plane shear behaviour of
unreinforced and FRP strengthened masonry
panels, Composite Structures, Elsevier, (74),
277–288.
[13] Gregorczyk, P., Lourenço, P.B. 2000. A
review on flat jack testing, Engenharia Civil,
n.9. 39-50.
[14] Sofronie, R.A., Bolander, J.E. (2001)
New Repair and Rehabilitation Technologies
for Masonry Buildings, ASCE Conf. Proc.
272, 15, DOI:10.1061/40613 (272)15.
[15] Tassios, P. T. 1988. Masonry mechanics,
Liguori Publ., Napoli, (Italian Translation).
[16] Tomazevic, M., Alih, V. 1993. The
strengthening of stone-masonry walls by
injecting the masonry-friendly grouts. 7th
European Conf. On Earthquake Engineering,
1, 10-20.
[17] Turco, V., Secondin, S., Morbin, A.,
Valluzzi, M.R., Modena C. 2006. Flexural
and shear strengthening of un-reinforced
masonry with FRP bars, Composites Science
and Technology, Elsevier, 66, 289–296
[18] Vintzileou, E., Tassios, T.P. 1995. Threeleaf stone masonry strengthened by injecting cement grouts, Journal of Structural
Engineering, 121, (5), 848-856.
pannello. I trefoli in acciaio disposti in
modo diffuso su entrambe le superfici
(1)
esterne del pannello contribuiscono a
rinforzare la muratura per contrastare il
formarsi di tali meccanismi. Si realizza
dove Atw è l’area dei trefoli perpendico-
quindi una vera e propria muratura ar-
lari all’azione di taglio, γRd è il coefficien-
mata dove gli sforzi di compressione so-
te parziale per i modelli di resistenza, ftd
no assorbiti dalla muratura in pietra e
e fmd sono rispettivamente la resistenza
quelli di trazione dai trefoli.
di progetto a trazione dei trefoli e a
Per il dimensionamento/verifica degli
compressione della muratura.
elementi di rinforzo, si può ricorrere allo
studio della generica sezione avvalendosi dell’ipotesi di sezione piana che è accettabile poiché il pannello assume una
maggior compattezza a seguito dell’inserimento degli elementi trasversali.
La verifica a pressoflessione, sia per azioni nel piano che fuori del piano del pannello, può essere condotta come per
una qualsiasi sezione eterogenea assumendo un diagramma delle tensioni di
compressione pari a 0.85 fmd ed esteso
alla porzione di sezione profonda il 6080% della distanza dell’asse neutro dal
lembo compresso.
Per la verifica a taglio, essendo garantita
la formazione del traliccio resistente dalla presenza delle barre verticali, la resistenza di progetto è fornita dalla somma del contributo a taglio della muratura e di quello a taglio conseguente alla
resistenza a trazione dei rinforzi.
Il meccanismo di taglio scorrimento diventa di rilievo nelle pareti isolate dove si
genera una limitata resistenza di attrito,
causa l’esigua entità del carico assiale. In
tale meccanismo hanno un ruolo essenziale i trefoli verticali che impediscono lo
scorrimento lungo i ricorsi orizzontali di
malta di una parte di muratura rispetto
all’altra, quando la spinta orizzontale ha
superato la resistenza d’attrito lungo il
giunto di malta. La resistenza a taglioscorrimento del pannello rinforzato deriva dalla combinazione di due meccani-
BIBLIOGRAFIA
[1] ASTM E 519-81. 1981. Standard Test
Method for Diagonal Tension (Shear) in
Masonry Assemblages, American Society for
Testing Materials.
[2] Binda, L., Modena, C., Baronio, G. and
Abbaneo, S. 1997. Repair and investigation
techniques for stone masonry walls,
Construction and Building Materials,
Elsevier, 11, (3), 133-142.
[3] Borri, A., Corradi, M., Speranzini, E.,
Giannantoni A. 2008. Consolidation and
Reinforcement of Stone Walls using a
Reinforcement Repointing Grid”, 6th
International Conference of Structural
Analysis of Historical Construction, Bath,
England.
[4] Cecchi, A., Milani, G. and Tralli, A. 2004.
In-plane loaded CFRP reinforced masonry
walls: Mechanical characteristics by homogenisation procedures, Composites Science
and Technology, (64), 13-14, 2097-2112.
[5] Chiostrini, S. and Vignoli, A. 1994. Insitu determination of the strength properties
of masonry walls by destructive shear and
compression tests, Masonry International, 7,
(1) 87-96.
[6] CNR DT 200-2004: Istruzioni per la pro-