I0 SEMINARIO
Lo stato dell’arte della ricerca strutturale sulle
architetture in terra
La prospettiva di recuperare il patrimonio esistente di
architetture in terra o la volontà di usare tale materiale
anche per nuove edificazioni richiede un adeguato
bagaglio di specifiche conoscenze che devono essere
acquisite su basi scientifiche poiché ormai sono andate
quasi del tutto perdute le conoscenze tacite che hanno
portato nel passato allo sviluppo delle relative tecniche
costruttive.
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architetture in terra
la progettazione consapevole di interventi di
consolidamento e di restauro, sia la progettazione
corretta di nuovi edifici necessitano di un adeguato
bagaglio di conoscenze specifiche che permettano di
garantire anche per gli edifici in terra cruda gli stessi
livelli di sicurezza, affidabilità e comfort richiesti per gli
edifici costruiti con materiali e tecniche attuali.
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• Il patrimonio di conoscenze necessarie ad operare
correttamente è costituito in primo luogo dai valori delle
caratteristiche fisico-meccaniche del materiale e dal
comportamento meccanico di elementi strutturali che
con questo possono essere realizzati.
• dal punto di vista delle prestazioni meccaniche,il
materiale da costruzione terra cruda occupa l’ultimo
gradino nella scala dei materiali da costruzione.
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• tra i tanti aspetti da valutare e tenere in debita
considerazione nelle scelte operative connesse alle
attività di conservazione e nuova edificazione di
costruzioni in terra cruda particolare attenzione deve
essere dedicata a doverose valutazioni sulla loro
durabilità (in senso chimico e fisico), debolezza sul piano
meccanico e vulnerabilità sismica.
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• Per fare previsioni attendibili sulla capacità portante di
un edificio e quindi garantirne la sicurezza, il progettista
deve conoscere i valori delle caratteristiche meccaniche
del materiale impiegato e disporre di un modello di
comportamento meccanico degli elementi strutturali e
della costruzione nel suo insieme.
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• Allo stato attuale delle conoscenze, per la comprensione
del comportamento meccanico delle costruzioni in terra
cruda, in prima approssimazione e per alcune specifiche
tecniche costruttive, si può ricorrere alle conoscenze
maturate ed ai metodi e strumenti di indagine già
collaudati per le murature tradizionali.
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architetture in terra
• Presso il Dipartimento di Costruzioni dell’Università di
Firenze, cui è annesso il Laboratorio Ufficiale Prove
Materiali e Strutture, da tempo vengono svolte ricerche
ed indagini sperimentali per acquisire le informazioni di
base sul comportamento fisico-meccanico sia del
materiale terra sia di elementi strutturali in adobe o in
pisé.
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• Particolare attenzione è stata dedicata alle
problematiche delle prestazioni meccaniche al fine di
accertarne l’adeguatezza, o la possibilità ed il modo di
renderle adeguate, alle richieste delle normative in
vigore in tema di sicurezza.
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• le svariate prove meccaniche eseguite hanno permesso
di identificare il comportamento meccanico del materiale
terra cruda mettendone in luce alcuni comportamenti
fondamentali, mai indagati in precedenza.
• è stato così possibile valutare quantitativamente le
proprietà ed i comportamenti caratteristici del materiale
terra cruda dalla cui conoscenza non si può prescindere
se si vuole valutare la consistenza, l’efficienza statica e
la durabilità di una costruzione.
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• I risultati ottenuti con le diverse prove effettuate hanno
messo in evidenza che la struttura interna del materiale,
indotta dalla tecnica di formatura per pressatura di strati
successivi, tecnica comune sia alle costruzioni in pisé
che agli elementi che costituiscono quelle in adobe,
determina l’anisotropia della risposta del materiale per
quanto riguarda sia il parametro resistenza sia il “modulo
elastico”.
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• infatti i provini assoggettati a carico in direzione
perpendicolare agli strati di pressatura esibiscono valori
della resistenza e della rigidezza inferiori a quelli esibiti
dai provini disposti, nella macchina di prova, con gli strati
paralleli alla direzione di carico. Di contro però i primi
esibiscono una fase post-picco molto più estesa, cui
corrisponde un valore più alto del parametro duttilità e
quindi una maggiore capacità di dissipare energia.
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• Le prove a compressione ciclica hanno messo in
evidenza il fatto che si registrano due diversi valori del
parametro rigidezza a seconda che questo venga
valutato sulla fase ascendente del primo ciclo di carico o
dei successivi. Ciò, oltre ad essere manifestazione
evidente di deformazioni irreversibili, porta ad ipotizzare
che nel materiale avvenga una sorta di compattazione, a
sua volta funzione del livello di carico raggiunto, la cui
conseguenza si manifesta in un “irrigidimento” del
campione.
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• Sebbene la composizione mineralogica delle terre usate,
la composizione degli impasti e le tecniche costruttive
messe in atto per le costruzioni in terra cruda delle
regioni prese in considerazione, risultino
fondamentalmente diverse tra di loro, tuttavia, i valori dei
parametri meccanici determinati, sia su provini estratti da
elementi prelevati in situ, sia confezionati in laboratorio
con terre prelevate sui luoghi di origine della costruzioni
in terra cruda non risultano differire sostanzialmente tra
di loro.
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• Inoltre anche la qualità dei comportamenti indagati
appare, a parte qualche lieve discrepanza, analoga;
questa circostanza conferma che il materiale terra cruda,
indipendentemente da dove viene raccolto e messo in
opera, presenta un comportamento meccanico
caratteristico che può essere descritto sia in termini
qualitativi che quantitativi, analogamente a quanto
avviene per gli altri materiali da costruzione.
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• E’ luogo comune ritenere che il pericolo più grande per
una costruzione in terra cruda sia rappresentato
dall’acqua sia piovana sia di risalita capillare.
• Per stabilizzazione si intendono tutti quei metodi che
consentono di migliorare le e proprietà meccaniche e la
resistenza all’acqua del materiale terra; questa può
essere ottenuta in due modi diversi agendo o sulla
tessitura o sulla struttura modificando cioè la porosità o
la permeabilità di un terreno o migliorando i legami tra le
particelle.
• A tutt’oggi non esiste una tecnica di stabilizzazione, o
una sostanza stabilizzante che sia efficace per tutti i tipi
di terra.
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• Gli stabilizzanti, ovvero delle sostanze specifiche da
aggiungere agli impasti, possono essere di natura
vegetale, animale, minerale o sintetica. Il metodo di
stabilizzazione oggi più diffuso consiste nell’aggiungere
all’impasto cemento Portland o calce aerea o idraulica in
proporzioni variabili dal 4% al 10% del peso della terra.
• L’uso di tali prodotti tuttavia non incontra il favore degli
ecologisti che rimproverano uno snaturamento della
costruzione in terra cruda.
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• Al di là di condividere o meno un tale atteggiamento si
può ottenere la stabilizzazione anche con l’uso di
sostanze naturali.
• L’idea di utilizzare la mucillagine di ficodindia come
consolidante e stabilizzante per i mattoni in terra cruda,
suggerita dalla lettura di un articolo nel quale veniva
riportata l’esperienza compiuta nel laboratorio di
materiali della Facoltà di Architettura dell’Università della
Pennsylvania, si è dimostrata realistica
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• Per accertare l’efficacia di questa sostanza stabilizzante
è stata svolta una serie di indagini su provini confezionati
ad hoc con l’aggiunta di succo o mucillagine di
ficodindia.
• I risultati ottenuti con le prove meccaniche e di degrado
accelerato all’acqua sono, allo stato attuale,
incoraggianti.
• Ciò che colpisce dai primi dati raccolti è sia l’incremento
dei valori del parametro resistenza a compressione sia la
durata di resistenza all’acqua determinata con cicli di
immersione totale dei provini.
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• Per disporre di termini di riferimento oggettivi nel
valutare il comportamento globale di costruzioni in terra
sono state effettuate prove meccaniche su modelli in
scala di elementi strutturali in adobe caratteristici di
edifici in terra cruda del Campidano.
• In particolare sono state prese in considerazione due
tipologie di elementi ovvero pareti in adobe con
basamento in pietre e apertura ad arco e pareti in adobe
cieche con basamento in pietre e dormienti in mattoni
cotti.
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• Tutti i modelli realizzati sono stati sottoposti a prova di
compressione; tramite una opportuna strumentazione
sono state acquisite le misure di deformazione globali e
locali fino a collasso al fine di:
• ottenere informazioni sul comportamento, sulla capacità
portante, sui meccanismi di collasso e sulla efficacia di
tecniche di consolidamento di strutture in terra cruda
• verificare la adeguatezza dei modelli di calcolo e quindi
di previsione del comportamento strutturale.
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• Le prove effettuate sui modelli avevano il duplice scopo
di rilevare, da un lato, la diffusione delle tensioni
all’interno di pannelli in materiale scarsamente reagente
a trazione e, dall’altro, una volta risarcite le fessurazioni
prodotte con un primo ciclo di carico, verificare la
possibilità e l’efficacia di interventi di risarcitura con
materiale di apporto la cui composizione è stata
suggerita dal Prof. Ulrico Sanna dell’Università di
Cagliari.
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• I risultati ottenuti permettono di asserire che:
• è possibile consolidare, con la tecnica sperimentata, una
parete in adobe;
• per conferirle di nuovo le sue capacità portanti originarie
è sufficiente ristabilire la continuità delle parti.
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sulle architetture in terra
• I risultati ottenuti con le prove meccaniche sui materiali e
sulle strutture in adobe e pisé mostrano che la terra
cruda, pur se materiale “povero” nel senso che esibisce
valori bassi dei parametri meccanici, tuttavia sono tali
che, a buon diritto, gli consentono di appartenere alla
categoria dei materiali da costruzione;
• basti osservare che la resistenza a compressione, che si
aggira in media sui 5-7MPa, è superiore, in valore, a
quella esibita dai mattoni forati di classe II.
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• la normativa attualmente in vigore in materia di materiali
da costruzione prevede la possibilità di utilizzare:
• - malte con resistenza non inferiore a 2,5 MPa;
• - elementi con valore minimo della resistenza
caratteristica a compressione fbk pari a 1,5 MPa (valido
solo per murature in elementi naturali) o a 2 MPa (valido
solo per murature in elementi artificiali).
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sulle architetture in terra
• Preme anche sottolineare che i valori delle
caratteristiche meccaniche esibiti da elementi resistenti
in terra cruda sono pressoché coincidenti con quelli che
competono ai tufi vulcanici per i quali valgono
rispettivamente: carico di rottura a trazione pari a 0,7-1
Mpa; carico di rottura a compressione pari a 3-7 MPa.
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• Infine risultati ottenuti permettono di asserire che:
• - le caratteristiche meccaniche esibite dal materiale terra
cruda sono analoghe a quelle di alcuni materiali lapidei
anch’essi usati da sempre per costruire;
• - il comportamento meccanico esibito dagli elementi
strutturali realizzati in terra cruda è analogo a quello di
elementi realizzati in materiali lapidei naturali od
artificiali;
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sulle architetture in terra
• - i paramenti murari in mattoni di terra cruda presentano
maggiore omogeneità rispetto a quelli in mattoni cotti e
malta;
• - i procedimenti di calcolo attualmente in uso per
valutare le capacità portanti di strutture in muratura
ordinaria, possono essere estesi a quelle costituite da
materiale terra cruda indipendentemente dalla tecnica
costruttiva messa in atto.
• - ogni intervento di consolidamento consiste nel
ristabilire la continuità della compagine muraria
semplicemente con apporto di materiale simile.
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sulle architetture in terra
• per costruzioni di limitata altezza le strutture in adobe e
pisé non danno luogo a problemi di natura statica;
• infatti il livello delle tensioni di esercizio alla base di
edifici siffatti è dell’ordine di 0,2-0,3 MPa valore che
risulta essere una piccola frazione delle tensioni di
rottura.
• semmai, poiché per le normative vigenti, affinché un
materiale da costruzione sia idoneo ad edificare, occorre
che la sua resistenza caratteristica a compressione
risulti maggiore o al minimo uguale a 3,0 MPa, sarebbe
auspicabile poter garantire in ogni caso, per un elemento
in terra cruda, tale livello di prestazione.
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sulle architetture in terra
• Un tale risultato si può raggiungere solo se il processo
produttivo è controllato si da di fornire sempre un
prodotto di composizione e qualità costanti. Ciò
presuppone la meccanizzazione ovvero
industrializzazione delle varie fasi del processo
produttivo, dalla scelta e preparazione dell’impasto fino
alla essiccazione degli elementi.
• Lo sviluppo tecnologico attuale permette certamente di
migliorare i procedimenti di produzione e formatura
garantendo di conseguenza anche miglioramenti
sostanziali delle proprietà meccaniche originarie.