Indagine sperimentale sulla resistenza a taglio della muratura di tufo rinforzata con materiali compositi a matrice inorganica

Transcript

1 Indagine sperimentale sulla resistenza a taglio della muratura di tufo rinforzata con materiali compositi a matrice inorganica Fulvio Parisi, Ivano Iovinella, Alberto Balsamo, Nicola Augenti, Andrea Prota Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Università degli Studi di Napoli Federico II. Via Claudio 21, Napoli. Keywords: muratura di tufo, materiali compositi, matrice inorganica, resistenza a taglio, duttilità ABSTRACT Una parte del patrimonio costruito in muratura richiede interventi di adeguamento sismico poiché non soddisfa i requisiti di sicurezza stabiliti dalle norme. Negli ultimi anni è stata riconosciuta l efficacia del rinforzo esterno con materiali compositi fibro-rinforzati per aumentare sia la capacità portante che la capacità di spostamento degli edifici in muratura. A tal proposito, le prove quasi-statiche e le analisi non lineari agli elementi finiti condotte da alcuni degli autori su una parete forata in muratura di tufo hanno dimostrato gli effetti benefici derivanti dall applicazione di materiali compositi costituiti da una matrice inorganica e da una rete in fibre di vetro. Tale sistema di rinforzo possiede un ottima compatibilità con il supporto in muratura di tufo e rispetta il requisito di reversibilità richiesto per gli edifici storici. Nell ambito di tale programma di ricerca numerico-sperimentale sono state condotte alcune prove di caratterizzazione, sia per i singoli materiali costituenti (pietre di tufo, malta, matrice inorganica, rete in fibre di vetro) che per pannelli murari a due teste. Questi ultimi sono stati testati in compressione diagonale, con e senza l applicazione del sistema di rinforzo, dimostrando un notevole incremento di resistenza a taglio e di duttilità favorendo un sensibile miglioramento della capacità sismica degli edifici in muratura. 1 INTRODUZIONE Nell ambito di una campagna di prove quasistatiche condotte su pareti murarie in scala reale da alcuni degli autori durante i progetti di ricerca ReLUIS-DPC e (Augenti et al. 2010), è stata effettuata la caratterizzazione meccanica della muratura di tufo giallo sia a compressione monoassiale che a taglio. Le prove di compressione monoassiale sono state condotte sia in direzione ortogonale ai letti di malta che in direzione parallela ad essi al fine di distinguere, rispettivamente, le caratteristiche meccaniche dei pannelli di maschio e dei pannelli di fascia nell analisi a macro-elementi di pareti forate soggette ad azioni sismiche orizzontali. In tali pannelli, lo sforzo normale agisce lungo le direzioni anzidette rispetto ai letti di malta della muratura che, se dotata di tessitura regolare, esibisce lungo esse un comportamento differente a causa dell ortotropia. Pertanto, sono stati definiti anche due gruppi distinti di legami costitutivi, mediante equazioni polinomiali e distribuzioni di coppie (,) caratteristiche e mediane (Augenti e Parisi 2010a). Il comportamento a taglio della muratura di tufo giallo è stato indagato mediante prove di taglio diretto e prove di compressione diagonale. Le prime hanno consentito di valutare alcune proprietà meccaniche di interesse per analisi sismiche semplificate (angolo di attrito e resistenza a taglio da scorrimento in assenza e in presenza di tensione normale, sia allo stato iniziale che allo stato residuo) e analisi numeriche (scorrimenti angolari al limite elastico e ultimo, energia di frattura del II modo, angolo di dilatanza, etc.). Inoltre sono stati definiti legami non lineari con softening e una superficie di risposta a taglio (,) che consente di simulare l evoluzione della tensione tangenziale con lo scorrimento angolare e la tensione normale, dal campo elastico allo stato ultimo (Augenti e Parisi

2 2010b). Le prove di compressione diagonale sono state invece effettuate per indagare il comportamento a taglio per fessurazione diagonale (da trazione o da scorrimento) della muratura, sia in assenza che in presenza di rinforzo con materiali compositi a matrice inorganica e costituiscono l oggetto del presente lavoro. 2 OBIETTIVI DELLA RICERCA Negli ultimi tempi la ricerca nel campo della modellazione meccanica delle murature ha mirato da un lato a raccogliere i dati sperimentali da poter elaborare ed impiegare per le analisi strutturali (Augenti et al. 2009), dall altro ad approfondire lo studio del comportamento non lineare, al fine di simulare in modo più accurato la risposta sismica delle costruzioni in muratura. Le prove di compressione diagonale effettuate dagli autori sulla muratura di tufo impiegata per la realizzazione delle pareti in scala reale sottoposte a prove quasi-statiche da Augenti et al. (2010) hanno avuto quali obiettivi principali: 1. l ampliamento dei dati sperimentali sulla resistenza a taglio per fessurazione diagonale, indicata con il simbolo 0 nelle Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) (MIT 2008) e nella relativa Circolare (MIT 2009); 2. la valutazione del miglioramento dovuto all applicazione di un nuovo sistema di rinforzo in materiale composito, costituito da matrice inorganica e rete in fibra di vetro (sistema IMG). Per quanto concerne il secondo obiettivo, va ricordato che Prota et al. (2006) hanno testato pannelli in muratura di tufo giallo rinforzati con materiale composito costituito da matrice cementizia e rete in fibra di vetro (sistema CMG). Assimilando tale sistema di rinforzo ad una sorta di intonaco armato di tipo innovativo, nel caso di applicazione su entrambi i lati della muratura Prota et al. hanno proposto un fattore di amplificazione della resistenza a taglio pari a 2, ovvero uguale a quello indicato dalla Circolare per l intonaco armato tradizionale (cfr. Tabella C8.A.2.2 delle NTC). Tuttavia, il sistema di rinforzo con compositi assicura un incremento di massa molto minore, essendo caratterizzato da uno spessore di circa 10 mm a fronte dei mm di spessore dell intonaco armato tradizionale. La valutazione del fattore di amplificazione della resistenza a taglio in presenza di sistema IMG può consentirne un agevole applicazione nei metodi semplificati ai macro-elementi. La caratterizzazione meccanica della matrice e delle fibre può inoltre favorire la modellazione del sistema IMG in codici di calcolo numerico, così come effettuato per la simulazione delle prove quasi-statiche condotte su pareti forate (Parisi et al. 2011). 3 PROGRAMMA SPERIMENTALE La campagna sperimentale descritta nel seguito è consistita in: prove di caratterizzazione a compressione e a trazione dei materiali costituenti la muratura di tufo (pietre e malta pozzolanica) e il sistema di rinforzo IMG (matrice inorganica e rete in fibre); prove di compressione diagonale su pannelli di muratura, in assenza e in presenza di rinforzo IMG. Unitamente ai valori medi delle proprietà meccaniche si riportano i corrispondenti valori del coefficiente di variazione (CoV), al fine di fornire anche una misura della dispersione dei risultati sperimentali. 3.1 Caratterizzazione dei materiali costituenti Pietre di tufo Le pietre di tufo sono state estratte da una cava ubicata in provincia di Napoli; il valore medio del peso dell unità di volume è risultato pari ad kn/m 3 (CoV = 1.73%). Per la caratterizzazione meccanica delle pietre è stata impiegata la macchina universale MTS810 che consente l esecuzione di prove di trazione e di compressione, sia monotone che cicliche, su provini di altezza massima pari a 1400 mm, in controllo di forza (carico massimo pari a +/-500 kn) o di spostamento (corsa massima pari a +/-75 mm). Sono state condotte innanzitutto prove di compressione monoassiale su sei provini cubici di spigolo pari a 70 mm, in accordo con la norma UNI EN 1926 (UNI 2000). Il valore medio della resistenza a compressione f c ottenuto dalle prove è risultato pari a 4.13 MPa (Tab. 1) con CoV = 18.54%. Per valutare la resistenza a trazione delle pietre è stata effettuata una prova di trazione diretta su un provino di dimensioni mm, dotato di intaglio nella sezione media (Almeida et al. 2002). Tale intaglio ha generato un area resistente della sezione trasversale al carico di trazione pari a mm. Ne è risultato un

3 valore di resistenza a trazione f t delle pietre pari a 0.23 MPa (Tab. 1). I moduli di elasticità normale e tangenziale sono stati valutati su sei provini di dimensioni mm, in accordo con la norma UNI EN (UNI 2005). Come riportato nella Tabella 1, i valori medi ottenuti per E e G sono rispettivamente pari ad 1.54 GPa (CoV = 6.43%) e 0.44 GPa (CoV = 25.78%). Tabella 1. Proprietà meccaniche dei materiali costituenti. Materiale f c f t E [GPa] G [GPa] Pietre di tufo Malta idraulica Matrice IMG Rete IMG Malta pozzolanica Per i giunti verticali ed orizzontali della muratura di tufo è stata impiegata una malta idraulica premiscelata, costituita da sabbia naturale e aggregati con caratteristiche di reazione simili a quelle della pozzolana. Il rapporto acqua/sabbia in peso è stato assunto pari a 1:6.25, che corrisponde a 4 L di acqua per ogni 25 kg di sabbia. Il valore medio del peso dell unità di volume della malta è risultato pari a kn/m 3 (CoV = 0.65%). La composizione della malta doveva essere tale da conferirle caratteristiche simili a quelle delle malte riscontrate negli edifici storici in muratura. Le prove condotte per la caratterizzazione meccanica della malta sono state effettuate anch esse attraverso la macchina universale MTS810, in conformità alle norme UNI EN (UNI 2004) e UNI EN (UNI 2001). In particolare, le prove di compressione monoassiale sono state effettuate su sei provini cubici aventi spigolo pari a 40 mm, ottenendo una resistenza media a compressione pari a 2.5 MPa (Tab. 1) con CoV = 7.34%. La malta impiegata per la muratura di tufo è stata così assunta di classe M2.5, secondo quanto stabilito dalle NTC. La norma UNI EN (UNI 2005) è stata applicata anche per valutare i moduli elastici della malta. A tal fine sono stati testati tre provini prismatici aventi dimensioni mm, ottenendo valori medi di E e G rispettivamente pari ad 1.52 GPa (CoV = 22.12%) e 0.66 GPa (CoV = 10.66%). Infine, in conformità alla norma UNI EN (UNI 2001), è stata valutata la resistenza a trazione su tre provini prismatici aventi dimensioni mm, ottenendo un valore medio pari ad 1.43 MPa (CoV = 6.23%) Matrice inorganica del sistema IMG La matrice del materiale composito fibrorinforzato era inorganica bi-componente ed era costituita da una miscela di calce idraulica e sabbia (con rapporto in peso 1:3), addizionata con fibre di vetro (con rapporto 1:10 rispetto al peso totale) e mescolata con latex e acqua (con rapporto in peso 2:1). La presenza di fibre di vetro disperse nella matrice ha conferito una resistenza a trazione e una duttilità elevate, dando luogo ad un materiale composito ad alte prestazioni. Le prove di caratterizzazione della matrice sono state condotte su otto provini prismatici aventi dimensioni mm e fatti maturare per 28 giorni in ambiente a temperatura e umidità standard. Sono dunque stati ottenuti i seguenti valori delle principali proprietà meccaniche (UNI 2001, 2004): resistenza media a compressione pari a MPa; resistenza media a trazione pari a 6.00 MPa; resistenza media a flessione pari a 8.00 MPa; modulo di elasticità normale pari a 8.00 GPa (Tab. 1) Rete in fibre del sistema IMG Il materiale composito includeva una rete bilanciata in fibre di vetro alcali-resistenti, caratterizzata da una tessitura di mm e da una grammatura pari a 225 g/m 2. Il produttore delle fibre ha fornito i seguenti valori delle proprietà meccaniche: resistenza a trazione pari a 1276 MPa; modulo di elasticità normale pari a GPa; deformazione ultima pari a 1.77% (Tab. 1). 3.2 Prove di compressione diagonale La validità della prova di compressione diagonale per la valutazione della resistenza a taglio, e più in generale del comportamento esibito da pannelli che attingono la crisi per fessurazione diagonale, è stata molto dibattuta in letteratura poiché si pensa che possa condurre a sottostimare sensibilmente la resistenza. Le modalità di prova e di interpretazione dei risultati sono fornite attualmente dalle norme ASTM E (ASTM 2007) e RILEM TC 76- LUM (RILEM 1994) Caratteristiche dei provini I pannelli di muratura sottoposti a prove di compressione diagonale sono stati realizzati con pietre di dimensioni mm e giunti di spessore pari a 10 mm. La tessitura muraria era regolare a due teste con presenza di diatoni per

4 garantire il collegamento trasversale. I pannelli avevano dimensioni mm e a metà di essi è stato applicato, su entrambi i paramenti, il sistema di rinforzo IMG. La sua realizzazione si è articolata nelle seguenti fasi: 1. umidificazione della muratura e realizzazione di un primo strato di malta di spessore pari a 5 mm; 2. imprimitura della rete nella malta umida, mantenendo le fibre allineate con i letti di malta; 3. realizzazione del secondo strato di malta, anch esso di spessore pari a 5 mm. Il sistema di rinforzo aveva, pertanto, uno spessore nominale totale di 10 mm su entrambi i paramenti dei pannelli murari. Per poter applicare il carico di compressione lungo una diagonale del pannello, sono state impiegate due scarpe metalliche Strumentazioni e modalità di prova Le prove di compressione diagonale sono state condotte mediante una macchina universale Italsigma che consente la realizzazione di prove di trazione e di compressione (sia monotone che cicliche) su provini di altezza compresa tra 0.5 m e 4.0 m. L attuatore permette di condurre prove in controllo di spostamento (corsa massima pari a +/-75 mm) o di forza (carico massimo in compressione pari a 3000 kn, carico massimo in trazione pari a 2400 kn). Al fine di valutare il comportamento degradante della muratura, le prove sono state eseguite in controllo di spostamento con velocità di 15 m/s, sino ad un carico pari a circa il 25% di quello massimo. Per la misurazione degli spostamenti relativi subiti da ciascun pannello lungo le sue diagonali, su entrambi i paramenti sono stati applicati due trasduttori di spostamento induttivi (LVDT), aventi una base di misura g pari a 400 mm (Fig. 1). Gli spostamenti verticali, paralleli al carico applicato e misurati sui due paramenti del provino, sono stati indicati con V 1 e V 2, mentre quelli orizzontali (ortogonali al carico applicato) con H 1 e H 2, adottando la simbologia della norma ASTM E (ASTM 2007) Interpretazione della prova secondo ASTM E La prova di compressione diagonale secondo la norma ASTM E (ASTM 2007) viene interpretata assumendo che nel baricentro del pannello si produca uno stato tensionale di taglio puro. La circonferenza di Mohr è centrata nell origine del sistema di riferimento (,) con tensione tangenziale pari al raggio e, in valore assoluto, alle tensioni principali di trazione t e di compressione c. Pertanto, vale la relazione: P P t c (1) An 2 An dove P è il carico di compressione applicato parallelamente ad una diagonale del pannello ed A n è l area netta della sezione trasversale. Quest ultima è, a sua volta, definita come segue: w h An t n (2) 2 nel caso generale di pannello murario avente spessore t, lati disuguali w ed h, percentuale di area solida n. Nel caso di pannelli quadrati di lato l, costituiti da pietre naturali (n = 1), risulta ovviamente A n = l t. La condizione di crisi si fa corrispondere al raggiungimento di una tensione di trazione pari alla resistenza della muratura f t, ovvero t = f t, per cui si assume: Pmax 0 ft (3) A n Figura 1. Schema sperimentale. La validità di tale interpretazione è limitata dal fatto che la reale distribuzione di tensioni tangenziali lungo la diagonale è tutt altro che uniforme, per cui lungo la diagonale opposta a quella di applicazione del carico non si genera uno sforzo di trazione uguale a quello di compressione. Tuttavia, la resistenza così ottenuta viene correntemente impiegata nel modello di resistenza puntuale proposto da Turnšek e Čačovič (1970), al fine di valutare la resistenza a taglio per fessurazione diagonale di pannelli murari sollecitati anche da uno sforzo normale non nullo. Tale modello è riportato anche nella Circolare (MIT 2009).

5 3.2.4 Interpretazione della prova secondo RILEM TC 76-LUM La norma RILEM TC 76-LUM (RILEM 1994) si basa sulla soluzione ottenuta da Frocht (1931) per una lastra in materiale elastico omogeneo ed isotropo sollecitata nel proprio piano da un carico di compressione diagonale. In tale caso si rimuove l ipotesi di tensione tangenziale uniforme e la circonferenza di Mohr che descrive lo stato tensionale piano non è più centrato nell origine del sistema di riferimento (,). La tensione tangenziale generata dal carico P è espressa come segue: P 1.05 (4) A n con A n che può definirsi come nell applicazione della norma ASTM E La resistenza a taglio puro per fessurazione diagonale del pannello murario si ottiene, invece, attraverso la formula: Pmax (5) A f t n mentre la resistenza a trazione si ottiene come: Pmax 0.49 (6) A n Curve sforzo-deformazione A partire dagli spostamenti verticale ed orizzontale è stato possibile calcolare innanzitutto le deformazioni estensionali lungo le diagonali, mediante le relazioni: V1V2 H v 1H 2 h (7) 2g 2g Applicando separatamente le equazioni (1) e (4) è stato possibile trasformare il carico P corrispondente al generico valore di spostamento verticale in tensione tangenziale, ottenendo così le curve v e h rappresentate nelle Figure 2a e 2b per i provini non rinforzati (P1, P2) e rinforzati (PR1, PR2), rispettivamente in accordo con le norme ASTM E e RILEM TC 76- LUM. Le deformazioni estensionali hanno segno opposto, per cui lo scorrimento angolare è stato definito come segue: (8) v h Sono state così tracciate le curve sperimentali in modo distinto secondo le due norme considerate in tale lavoro (Figure 3a e 3b) P1 PR2 P2 PR1 (a) v [%] h [%] P1 PR2 PR1 P2 (b) v [%] h [%] Figura 2. Curve v e h secondo (a) ASTM E e (b) RILEM TC 76-LUM PR2 P1 P2 PR1 (a) [%] PR2 P1 P2 PR1 (b) [%] Figura 3. Curve secondo (a) ASTM E e (b) RILEM TC 76-LUM. La Tabella 2 riassume i valori di resistenza a taglio puro e di resistenza a trazione ottenuti mediante le equazioni (3), (5) e (6). L applicazione della norma ASTM E ha

6 condotto a valori minori di 0 e a valori maggiori di f t. Si può inoltre osservare come l applicazione del sistema di rinforzo IMG abbia prodotto una resistenza a taglio puro per fessurazione diagonale dei pannelli rinforzati pari a circa 3 volte quella dei pannelli di sola muratura. Tabella 2. Resistenza a taglio puro e resistenza a trazione secondo (a) ASTM E e (b) RILEM TC 76-LUM. Provino 0,ASTM 0,RILEM f t,astm f t,rilem P P PR PR In corrispondenza di una tensione tangenziale e = 0 /3 sono stati valutati sia il modulo elastico secante mediante la relazione (Tab. 3): G e e e (10) e sia il modulo di Poisson secante e come: v e h e (11) dove ( e ), h ( e ) ed v ( e ) sono state computate in corrispondenza di e. L applicazione della norma RILEM TC 76- LUM ha prodotto valori di G e maggiori di quelli ottenuti secondo la norma ASTM E Tabella 3. Modulo di Poisson e modulo di elasticità tangenziale secanti secondo (a) ASTM E e (b) RILEM TC 76-LUM. Provino e G e,astm G e,rilem P P PR PR scorrimento angolare ultimo corrispondente ad una tensione tangenziale pari a u = 0.8 max, individuata sul primo ramo decrescente di ciascuna curva. L applicazione delle due norme ha condotto ai valori di resistenza a taglio ultima (Tab. 4). Il sistema di rinforzo IMG ha consentito di ottenere una duttilità media pari a circa 2 volte quella esibita dai pannelli non rinforzati. L incremento di resistenza e di duttilità prodotto dall applicazione del sistema IMG su entrambi i paramenti dei pannelli in muratura di tufo garantisce un significativo aumento della capacità dissipativa della struttura in caso di evento sismico. Al contrario, la massa rimane essenzialmente invariata atteso l esiguo spessore del sistema di rinforzo, evitando un aumento delle azioni sismiche sulla struttura. Tabella 4. Resistenza a taglio ultima, scorrimenti al limite elastico e ultimo, duttilità. Provino u,astm u,rilem max [%] u [%] P P PR PR QUADRI FESSURATIVI I pannelli in muratura di tufo hanno subito essenzialmente una fessurazione concentrata lungo i letti di malta e i giunti di testa corrispondenti alla diagonale verticale (Fig. 4a e 4b). In particolare, si è verificato uno scorrimento lungo i letti di malta e una rottura per trazione in corrispondenza dei giunti di testa e/o delle pietre Duttilità a taglio La duttilità esibita dai pannelli testati è stata valutata mediante la seguente relazione: u (12) max avendo definito con: max lo scorrimento angolare al limite elastico, assunto coincidente con la tensione tangenziale max corrispondente al primo punto di massimo della curva ; u lo (a) (b) Figura 4. Pannelli non rinforzati: (a) P1; (b) P2. Nel caso del pannello P1 la rottura fragile per trazione dei giunti di testa senza coinvolgere le pietre ha prodotto da un lato una resistenza

7 minore rispetto al pannello P2 (Fig. 3a e 3b), nel quale invece il processo di frattura ha interessato anche parte delle pietre (Fig. 4b), ma dall altro un maggiore contributo dovuto allo scorrimento lungo i letti di malta e, dunque, una maggiore duttilità (Tab. 4). La Figura 5 mostra il quadro fessurativo subito dai pannelli rinforzati. La maggiore diffusione del processo di frattura nel caso del pannello PR2 ha prodotto tre picchi distinti nel diagramma (Fig. 3a e 3b). Essi indicano in modo chiaro una ridistribuzione del carico applicato successiva al raggiungimento del primo punto di massimo della curva sperimentale. Ne è così conseguita una duttilità a taglio leggermente inferiore a quella riscontrata per il pannello PR2, che al contrario ha manifestato un comportamento di tipo quasifragile. (a) (b) Figura 5. Pannelli rinforzati: (a) PR1; (b) PR2. 5 CONFRONTO CON DATI DI LETTERATURA E NORMATIVA Per la muratura di tufo con malta di buona qualità e connessioni trasversali, quale è il caso della sperimentazione oggetto del presente lavoro, l applicazione delle due tabelle contenute nell appendice C8A.2 alla Circolare (MIT 2009) conduce ad una resistenza a taglio puro 0 ricadente nell intervallo [0.063 MPa, MPa]. Infatti, all intervallo di riferimento [0.028 MPa, MPa] può essere applicato due volte il coefficiente 1.5 relativo sia alla buona qualità della malta che alla presenza di connessioni trasversali. I pannelli di sola muratura testati in compressione diagonale hanno dimostrato, però, una resistenza a taglio media compresa tra 0.23 MPa (interpretazione secondo norma ASTM E ) e 0.29 MPa (interpretazione secondo norma RILEM TC 76-LUM), ovvero ben superiore a quella suggerita nella Circolare. Per quanto concerne il modulo di elasticità tangenziale, la Circolare prevede un intervallo di riferimento di [300 MPa, 420 MPa], al quale si applica il coefficiente amplificativo di 1.5 relativo alla presenza di malta di buona qualità, ottenendo l intervallo [450 MPa, 630 MPa]. Il valore medio di G e ottenuto per i pannelli P1 e P2 è invece risultato compreso tra 292 MPa (interpretazione secondo norma ASTM E ) e 389 MPa (interpretazione secondo norma RILEM TC 76-LUM). Per pannelli in muratura di tufo giallo rinforzati con compositi costituiti da matrice cementizia e rete in fibra di vetro (sistema CMG), Prota et al. (2006) hanno applicato la norma ASTM E ricavando i seguenti valori medi: resistenza a taglio di picco 0 = 0.24 MPa; resistenza a taglio ultima u = 0.18 MPa; duttilità = 2.5. Tali valori sono in buon accordo con i valori medi dei risultati ottenuti per i pannelli P1 e P2 (Tab. 4). Infatti, applicando la norma ASTM E si sono ricavati valori medi di resistenza a taglio ultima e di duttilità pari rispettivamente a u = 0.19 MPa e = 2.8. Tuttavia, Prota et al. (2006) hanno ottenuto un fattore medio di incremento della resistenza a taglio pari a 2 per pannelli rinforzati con il sistema CMG, a fronte di un fattore di amplificazione pari a circa 3.2 ottenuto per i pannelli PR1 e PR2 applicando il sistema IMG. A tale proposito, si fa osservare che nel consolidamento di murature esistenti con intonaco armato tradizionale la Circolare suggerisce un coefficiente amplificativo della resistenza a taglio pari a 2 e, in assenza di connessioni trasversali, un coefficiente pari ad 1.33 (ossia 2 diviso per 1.5). Infine, il fattore di incremento medio della duttilità ottenuto con CMG da Prota et al. (2006) è risultato pari a 1.4, mentre nel caso del rinforzo con IMG la Tabella 4 mostra un fattore di incremento medio pari a 2. Le prove di compressione diagonale condotte dagli autori hanno dunque dimostrato una maggiore efficacia dei materiali compositi a matrice inorganica per il rinforzo della muratura di tufo. Il maggiore incremento di capacità, sia in termini di resistenza che di duttilità, è essenzialmente dovuto alla migliore compatibilità della matrice in malta di calce idraulica con il supporto in muratura di tufo, rispetto alla matrice in malta cementizia. Va comunque sottolineato che entrambi i sistemi di rinforzo (CMG ed IMG) consentono di evitare rotture fragili per delaminazione, nonché l incremento di massa e di rigidezza che invece contraddistingue l intonaco armato tradizionale.

8 6 CONCLUSIONI In tale articolo sono stati presentati i risultati di una sperimentazione condotta su pannelli in muratura di tufo, prima e dopo l applicazione di un materiale composito costituito da una rete in fibre di vetro e una matrice in malta di calce idraulica (sistema IMG). Innanzitutto sono stati discussi i risultati delle prove di caratterizzazione dei materiali costituenti la muratura di tufo (pietre e malta pozzolanica) e il sistema di rinforzo (matrice inorganica e rete in fibre). Successivamente, sono stati presentati e analizzati i risultati di prove di compressione diagonale sui pannelli di muratura, in assenza e in presenza di rinforzo IMG. L elaborazione dei dati sperimentali è stata effettuata in modo distinto applicando sia la norma ASTM E , sia la norma RILEM TC 76-LUM, che assumono stati tensionali differenti nei pannelli murari sottoposti a compressione diagonale. L applicazione della prima norma ha condotto a valori più conservativi della resistenza a taglio e del modulo di elasticità tangenziale secante, ma a valori maggiori della resistenza a trazione. I risultati ottenuti per i pannelli non rinforzati sono in buon accordo con quelli ricavati da Prota et al. (2006). Per i pannelli rinforzati con compositi a matrice inorganica sono stati riscontrati valori medi di resistenza a taglio e di duttilità pari rispettivamente a 3 e a 2 volte quelli esibiti dai pannelli non rinforzati. Tali fattori amplificativi sono sensibilmente maggiori di quelli ottenuti da Prota et al. (2006) per pannelli in muratura di tufo rinforzati con compositi a matrice cementizia (rispettivamente pari a 2 e 1.4). Ciò dimostra una migliore compatibilità della malta di calce idraulica con il substrato in muratura di tufo, rispetto alla malta cementizia. Il sistema di rinforzo IMG consente, peraltro, un incremento di resistenza a taglio notevolmente superiore a quello suggerito dalla Circolare (MIT 2009) per murature in tufo consolidate con intonaco armato tradizionale, che risulta limitato a valori pari ad 1.33 e 2, rispettivamente in assenza e in presenza di connessioni trasversali aggiuntive. Va altresì evidenziato che lo spessore del sistema IMG è limitato a 10 mm, mentre l intonaco tradizionale viene applicato in spessori di mm comportando un sensibile incremento di massa e, dunque, azioni sismiche più severe sulla struttura. RINGRAZIAMENTI La presente ricerca è stata condotta nell ambito del Progetto esecutivo ReLUIS-DPC BIBLIOGRAFIA Almeida, J.C., Lourenço, P.B., Barros, J.A., Characterization of brick and brick-mortar interface under uniaxial tension. 7 th International Seminar on Structural Masonry for Developing Countries, Belo Horizonte, Brazil. ASTM, ASTM E : Standard test method for diagonal tension (shear) in masonry assemblages, American Society for Testing and Materials. Augenti, N., Parisi, F., 2010a. Constitutive models for tuff masonry under uniaxial compression, Journal of Materials in Civil Engineering, 22(11), Augenti, N., Parisi, F., 2010b. Constitutive modelling of tuff masonry in direct shear, Construction and Building Materials, 25(4), Augenti, N., Acconcia, E., Parisi, F., Database Murature UNINA-DIST, Rete dei Laboratori Universitari di Ingegneria Sismica [consultabile su Augenti, N., Parisi, F., Prota, A., Manfredi, G., Inplane lateral response of a full-scale masonry subassemblage with and without an inorganic matrix-grid strengthening system, Journal of Composites for Construction, doi: /(ASCE)CC , in stampa. Frocht, M.M., Recent advances in photoelasticity, ASME Trans, 55(September-December), MIT, D.M : Norme Tecniche per le Costruzioni, Ministero Infrastrutture e Trasporti, Roma. MIT, Circolare n. 617 del : Istruzioni per l applicazione delle «Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni» di cui al decreto ministeriale 14 gennaio 2008, Ministero Infrastrutture e Trasporti, Roma. Parisi, F., Lignola, G.P., Augenti, N., Prota, A., Manfredi, G., Nonlinear behavior of a masonry subassemblage before and after strengthening with inorganic matrix-grid composites. Journal of Composites for Construction, doi: /(ASCE)CC , in stampa. Prota, A., Marcari, G., Fabbrocino, G., Manfredi, G., Aldea, C., Experimental in-plane behavior of tuff masonry strengthened with cementitious matrix-grid composites, Journal of Composites for Construction, 10(3), RILEM, RILEM TC 76-LUM: Diagonal tensile strength tests of small wall specimens, International Union of Laboratories and Experts in Construction Materials, Systems and Structures, London, UK. Turnšek, V., Čačovič, F., Some experimental results on the strength of brick masonry walls. 2 nd International Brick and Block Masonry Conference, Stoke-on-Trent, UK, UNI, UNI EN 1926: Metodi di prova per pietre naturali Determinazione della resistenza a compressione, Ente Nazionale Italiano di Unificazione, Milano. UNI, UNI EN : Metodi di prova per malte per opere murarie Determinazione della resistenza a flessione e a compressione della malta indurita, Ente Nazionale Italiano di Unificazione, Milano. UNI, UNI EN 998-2: Specifiche per malte per opere murarie Malte da muratura, Ente Nazionale Italiano di Unificazione, Milano. UNI, UNI EN 14580: Metodi di prova per pietre naturali Determinazione del modulo elastico statico, Ente Nazionale Italiano di Unificazione, Milano.