CARATTERISTICHE MECCANICHE DI PIETRE NATURALI PER FACCIATE VENTILATE. Di seguito verranno utilizzati i seguenti simboli:

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1 PROPOSTA DI UN PROTOCOLLO DI PROVE PER IL CONTROLLO DELLE CARATTERISTICHE MECCANICHE DI PIETRE NATURALI PER FACCIATE VENTILATE FINALITÀ Nel campo edile l utilizzo di rivestimeti esteri da riportare sulle strutture murarie e sui tampoameti esteri ha ormai u applicazioe estremamete vasta e ramificata. I particolare, i materiali che vegoo utilizzati soo di svariatissime tipologie: seza pretesa di esaurire la casistica possibile, si pesi a rivestimeti metallici (rame, allumiio, zico-titaio, ecc.), rivestimeti i pietra aturale e rigeerata, rivestimeti i laterizio, ecc. Nella casistica sopra riportata quasi tutti i materiali soo accomuati dalla caratteristica di presetare caratteristiche fisico-meccaiche costati, co poca variabilità ei loro valori e comuque certificabili co relativa facilità e sicurezza. L uico materiale che si discosta dalle precedeti caratteristiche risulta essere la pietra aturale, per le sue stesse caratteristiche di variabilità i cava e di possibilità di caratteristiche localizzate dovute a particolarità dei sedimeti. I particolare, si possoo evideziare due problemi: Ua difficoltà oggettiva ella certificazioe delle caratteristiche fisico-meccaiche del materiale, essedo per sua stessa atura comuque variabile. Il fatto che i Italia ad oggi o esistoo ormative che obblighio i produttori a certificare il materiale da loro tessi forito. Questi due aspetti possoo portare quidi ad ua certa icertezza ell utilizzo della pietra aturale come rivestimeto estero per facciate vetilate, soprattutto i casi di particolare altezza quado l impego tesioale dovuto all azioe del veto diveta importate. Per far frote a questa careza, il presete lavoro propoe u protocollo di prove da codursi sulla pietra effettivamete forita presso u determiato catiere, i modo da cercare di moitorare al meglio la qualità del materiale impiegato. Tutte le prove proposte soo a rottura, e i risultati delle prove stesse adrao cofrotati co i valori caratteristici delle resisteze. NORMATIVA DI RIFERIMENTO La ormativa di riferimeto cosiderata è la seguete: UNI EN Metodi di prova per pietre aturali: determiazioe della resisteza a flessioe sotto mometo costate UNI EN Metodi di prova per pietre aturali: determiazioe del carico di rottura i corrispodeza dei fori di fissaggio pren 1469 Natural stoe products slabs for claddigs requiremets SIMBOLI Di seguito verrao utilizzati i segueti simboli: i Valori misurati Numero dei provii (valori misurati) Valore medio 1 i i

2 s Deviazioe stadard v Coefficiete di variazioe l Media logaritmica l l i i 1 v s s l Scarto tipo logaritmico s l l i 1 l 2 E l k sl Valore miimo atteso e s E k s Fattore quatile che per 10 provii vale 2,10 Per il calcolo del valore miimo atteso E si assume, i coformità co le orme precedetemete richiamate, ua distribuzioe logaritmica ormale. Il valore miimo atteso corrispode al quatile 5% di ua distribuzioe logaritmica ormale per u livello di cofideza del 75%. Di seguito si riporta la tabella relativa ai valori del fattore quatile k s i fuzioe del umero di provii campioati, così come riportata i appedice A della orma UNI EN 13161: k s 3 3,15 4 2,68 5 2,46 6 2,34 7 2,25 8 2,19 9 2, , , , , , ,81 CARATTERISTICHE GENERALI DELLE PROVE DA EFFETTUARE No è ovviamete questa la sede ella quale possao essere esaustivamete trattate le varie tipologie di attacco delle lastre di pietra alla sottostruttura della facciata vetilata. I estrema sitesi, comuque, ei vari sistemi si possoo idividuare due tipi di verifiche di resisteza da codursi sulle lastre: Verifica tesioale del rivestimeto Verifica putuale i corrispodeza del sistema di acoraggio della lastra

3 Le precedeti verifiche possoo essere schematizzate rispettivamete impoedo che la tesioe massima di progetto P sia miore di ua tesioe ammissibile amm da determiarsi, ed impoedo che la massima forza trasmessa dall elemeto di acoraggio F P (ad esempio, ua paletta da iserirsi el kerf della lastra, o ua vite che si aggacia ello spessore della pietra) sia miore di ua forza ammissibile F amm da determiarsi. DETERMINAZIONE DEI VALORI CARATTERISTICI E AMMISSIBILI DELLE RESISTENZE A differeza dei materiali da costruzioe usuali (cemeto armato, acciaio, ecc.) per i quali è possibile prescrivere i fase di progetto la classe di apparteeza sulla base delle caratteristiche meccaiche, per le pietre aturali l approccio migliore sembra essere quello di idividuare ua prestazioe miima richiesta, co la quale si dovrao poi cofrotare le caratteristiche del materiale effettivamete forito. I questo seso, quidi, sia per la determiazioe della tesioe ammissibile che per la determiazioe della forza ammissibile i parametri di riferimeto divetao direttamete i parametri di progetto (e cioè le massime sollecitazioi otteute tramite il calcolo), per cui si può direttamete impostare: amm = P F amm = F P Evidetemete, i valori caratteristici a rottura dovrao teere coto di u opportuo coefficiete di sicurezza, che i coformità co le orme precedetemete richiamate si poe pari a 3. I sostaza, quidi, si ha: k = amm = 3 P F k = F amm = 3F P Come è oto, le pietre aturali esposte all estero perdoo di resisteza sia quado risultao sature d acqua (ad esempio, i cosegueza di piogge) sia co il passare del tempo i cosegueza dell esposizioe ai cicli stagioali e gioralieri di caldo-freddo. I cosegueza di ciò, le resisteze caratteristiche precedetemete idividuate dovrao essere icremetate i modo tale da cosiderare come resisteza miima caratteristica da cofrotare co i dati di progetto quella che si ottiee decurtado le resisteze caratteristiche allo stato aturale degli effetti sia dell umidità che dell ivecchiameto. LE PROVE DA EFFETTUARE: TIPOLOGIA, PRELIEVI E PROVINI Per teere coto degli effetti di umidità e ivecchiameto precedetemete richiamati, è possibile effettuare le prove di laboratorio a rottura su provii saturi (che simulao l effetto dell umidità) e su provii sottoposti a cicli di gelività (che simulao l effetto dell ivecchiameto). Le prove su provii saturi soo di facile realizzazioe, i quato la saturazioe stessa sui provii allo stato aturale la si può otteere i u arco di tempo molto breve, che o ha icideze sulle attività di motaggio i catiere del rivestimeto lapideo. Viceversa, le prove di gelività richiedoo u tempo molto più lugo, che o sempre può essere compatibile co le esigeze temporali del catiere di proveieza dei campioi. I questa sede viee proposto pertato u metodo di prove che tiee coto idirettamete dell effetto della gelività, i maiera da redere le prove stesse più rapide e selle. Ovviamete, questo è possibile a patto che a mote delle prove da effettuarsi su campioi prelevati direttamete i catiere ci siao delle prove di qualifica del materiale, codotte ache co cicli di gelività, che possao forire u parametro attedibile di abbattimeto delle caratteristiche meccaiche i cosegueza dell applicazioe dei cicli di gelività.

4 Partedo da questo presupposto, si ipotizza i questa sede che, attraverso delle prove di qualifica del materiale siao stati determiati: Il coefficiete o k, satura = k / o F k, satura = F k / Il coefficiete cicli di gelività: o k, geliva = k / o F k, geliva = F k / di abbattimeto della resisteza caratteristica dei provii saturi: di abbattimeto della resisteza caratteristica dei provii sottoposti a I prelievi da effettuarsi sulla foritura del materiale che verrà posto i opera dovrao essere valutati caso per caso, e prevetivamete cocordati fra Direzioe Lavori, Impresa e Foritore della pietra. La valutazioe della frequeza delle prove dovrà teere coto di più fattori: certificazioi forite dal produttore della pietra, coosceza storica del materiale, esisteza di altre prove di laboratorio codotte sulla stessa pietra che e attestio i modo più o meo certo le caratteristiche, importaza e delicatezza del rivestimeto i relazioe ache ai possibili rischi che si avrebbero i caso di distaccameto di ua lastra, variazioe dei blocchi di cava di proveieza delle lastre, e altre cosiderazioi di simile filosofia che evidetemete possoo essere rimadate esclusivamete ai casi specifici. Aaloghe cosiderazioi si possoo fare per il umero dei campioi da prelevare per essere sottoposti ad aalisi di laboratorio: evidetemete, essedo l iterpretazioe dei risultati di tipo statistico, maggiore è il umero di campioi e più attedibile è l iterpretazioe dei risultati. Ioltre, il umero di campioi deve essere ovviamete correlato alla frequeza della campioatura. I provii che dovrao essere prelevati dovrao apparteere a due famiglie, ciascua delle quali coterrà lo stesso umero di campioi: ua famiglia di provii da sottoporre a prova di rottura a flessioe ed ua famiglia di provii da sottoporre a prova di rottura i corrispodeza dell acoraggio. I sitesi, quidi, dovrao essere prelevati i catiere i segueti provii: campioi da sottoporre a prova di rottura per flessioe allo stato aturale (secco) campioi da sottoporre a prova di rottura per flessioe allo stato umido (saturo) campioi da sottoporre a prova di rottura i corrispodeza del sistema di acoraggio allo stato aturale (secco) campioi da sottoporre a prova di rottura i corrispodeza del sistema di acoraggio allo stato umido (saturo) Le dimesioi dei provii dovrao poi essere le segueti: per quato riguarda le prove di rottura per flessioe, si può fare riferimeto a quato stabilito dalla orma UNI EN per quato riguarda le prove a rottura i corrispodeza del sistema di acoraggio, si può far riferimeto alla orma UNI EN solamete el caso i cui il sistema di acoraggio rispecchi effettivamete quato ipotizzato ella orma stessa. Nel caso i cui questo o fosse vero, sarà ecessario predisporre u sistema di prova (struttura per effettuarla, dimesioi e caratteristiche dei provii, ecc.) i vera gradezza oppure che simuli l effettivo comportameto dell isieme pietra-sistema di acoraggio, ed i modo tale che la rottura si localizzi effettivamete i corrispodeza dell acoraggio stesso. Ovviamete, il sistema scelto deve essere tale da poter idividuare uivocamete la forza di rottura trasferita dall acoraggio alla pietra.

5 ESECUZIONE ED INTERPRETAZIONE DELLE PROVE Come detto, quidi, le prove sarao codotte sulle varie famiglie di provii precedetemete idividuate. È evidete l importaza di effettuare i prelievi di tutte le famiglie costitueti il sigolo campioameto dalla stessa partita di pietre forite i catiere: i particolare, è importate che i provii provegao tutti dallo stesso blocco o dallo stesso frote di scavo, i modo tale che la risposta delle prove di laboratorio possa qualificare o meo le caratteristiche fisicomeccaiche del blocco di proveieza: è chiaro che ua macata qualificazioe del blocco comporterebbe lo scarto di tutte le lastre forite proveieti dal blocco stesso. I geerale, per l iterpretazioe delle prove sarao scartati dalla famiglia di risultati i valori estremi (più alto e più basso), e sui rimaeti -2 risultati verrà effettuata l aalisi. Sarao presi i cosiderazioe quattro parametri, che a loro volta defiirao quattro codizioi che dovrao essere soddisfatte per riteere accettabile il materiale campioato. I parametri da cosiderare soo i segueti: valore miimo (chiamato per sitesi 1 o F 1 ) fra gli -2 valori cosiderati: tale valore può essere accettato ache al di sotto della resisteza ammissibile precedetemete defiita, teedo però fermo per quest ultima u coefficiete di sicurezza almeo pari a 2,5. Valore medio : dovrà essere comuque maggiore di almeo il 10% della resisteza ammissibile. Valore miimo atteso E: dovrà essere comuque maggiore della resisteza ammissibile. Coefficiete di variazioe v: dovrà essere i ogi caso iferiore a 0,15. I relazioe a quato sopra e a quato precedetemete riportato per quato riguarda la determiazioe dei valori caratteristici e dei coefficieti di abbattimeto delle prestazioi meccaiche i cosegueza dell effetto della saturazioe della pietra e dell applicazioe di cicli di gelività, le verifiche che dovrao essere soddisfatte per la qualificazioe della pietra soo le segueti. VERIFICHE CONDOTTE SU PROVINI SECCHI Per quato riguarda le prove a rottura per flessioe si dovrà verificare che: 1 0,80 k 1,1 k E k Per quato riguarda le prove a rottura i corrispodeza del sistema di acoraggio si dovrà verificare che: F 1 0,80 F k 1,1 F k E F k VERIFICHE CONDOTTE SU PROVINI SATURI Per quato riguarda le prove a rottura per flessioe si dovrà verificare che: 1 0,80 k

6 1,1 k E k Per quato riguarda le prove a rottura i corrispodeza del sistema di acoraggio si dovrà verificare che: F 1 0,80 F k 1,1 F k E F k INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI DELLE VERIFICHE EFFETTUATE Se i risultati delle prove di laboratorio codotte sui provii o rispettassero due o più fra i limiti miimi precedetemete idividuati (sui quattro prescritti per ogi serie di provii), si dovrà procedere ad ua successiva campioatura dal medesimo lotto di proveieza di ulteriori ( 4) provii (i tutto aaloghi a quelli precedetemete descritti), prelevati secodo le stesse modalità sopra idicate. Nel caso i cui i risultati su questo ulteriore lotto di prova o rietrassero etro i limiti stabiliti, il lotto di prova sarà riteuto o idoeo al motaggio. Nel caso che uo solamete fra i limiti miimi precedetemete idicati o veisse rispettato (sui quattro prescritti per ogi serie di provii), si dovrà procedere come segue: 1. el caso i cui il parametro si trovasse ad u valore iferiore al miimo idividuato, ma di ua quatità iferiore al 15%, la partita aalizzata verrà cosiderata i ogi caso accettabile. 2. el caso i cui il parametro si trovasse ad u valore iferiore al miimo idividuato di ua quatità maggiore al 15%, si dovrà procedere all ulteriore campioatura come precedetemete idicato. Il cocetto di riteere comuque accettabile ua partita di materiale ache se u parametro su quattro risulta iferiore alle richieste (a patto che la dimiuzioe di prestazioe sia comuque coteuta) è dovuto alla volotà di redere o eccessivamete pealizzati le verifiche che vegoo effettuate, che scaturiscoo da u aalisi statistica ecessariamete o particolarmete estesa. CONSIDERAZIONI FINALI Il pricipio di cosiderare per la determiazioe della botà di ua partita di pietra aturale da rivestimeto quattro parametri diversi ma o totalmete idipedeti è legato pricipalmete al fatto che, essedo il materiale aturale, le correlazioi fra parametri statistici diversi o soo così immediate come ivece succede per materiali maggiormete certificabili ed omogeei. I questo seso, quidi, i parametri che soo stati assuti ell aalisi precedetemete proposta, soo stati presi i cosiderazioe per i segueti motivi: il valore miimo misurato sulla partita forita offre u idice di cotrollo perché o siao preseti, elle misurazioi effettuate, episodi particolarmete egativi che potrebbero comuque far supporre u disomogeeità eccessiva del materiale, al di là di quato ricavabile dall aalisi degli altri parametri. Fra l altro, il valore miimo misurato cosiderato ell iterpretazioe delle verifiche o è l effettivo valore miimo, i quato gli estremi della serie prelevata soo stati a priori scartati. Il fatto di scartare i valori estremi dei provii prelevati serve ad escludere, i liea di pricipio, episodi legati a caratteristiche estremamete putuali del sigolo provio, sia i positivo che i egativo.

7 La media geerale dei valori misurati sui provii è comuque importate che sia superiore a quato richiesto i fase di progetto, i modo da avere u margie di sicurezza del 10% sulla tesioe o forza caratteristica di rottura. La cosiderazioe fra i parametri di verifica del valore miimo atteso E diveta u cotrollo icrociato isieme alla deviazioe stadard e alla media, dipededo direttamete dalla media logaritmica e dallo scarto tipo logaritmico. Come precedetemete idicato, il valore miimo atteso corrispode al quatile 5% di ua distribuzioe logaritmica ormale per u livello di cofideza del 75%: imporre quidi che E debba essere maggiore della tesioe o forza caratteristica di rottura sigifica che, statisticamete, si ha ua probabilità del 75% che il 95% della foritura sia superiore al valore caratteristico di rottura. Per redere completa l aalisi statistica, comuque, viee imposto ache u limite alla variabilità del materiale, che deve essere compresa etro il 15%. I questo modo si ha u ulteriore filtro su quella parte di foritura che potrebbe essere al di sotto delle caratteristiche richieste.

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