IO NON TREMO la prevenzione del rischio sismico Efficienza energetica e conservazione della muratura antisismica Fano aprile 2013

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1 IO NON TREMO la prevenzione del rischio sismico Efficienza energetica e conservazione della muratura antisismica Fano aprile 2013

2 IL CONSOLIDAMENTO DI MURATURE STORICHE ovvero: valutazione e caratteristiche di tecniche per il consolidamento di murature storiche Michele Dalpiaz TASSULLO MATERIALI s.p.a.

3 TECNICHE DI INTERVENTO Tradizionali - iniezioni - sostruzione (scuci cuci) - inserimenti di rinforzi quali tiranti longitudinali, tiranti trasversali antiespulsivi, catene - betoncini armati - ristilatura dei giunti di malta Non tradizionali - Innovative - FRP - SRG

4 INIEZIONI DI CONSOLIDAMENTO Impasto di FENIX/B ad acqua al 30%: adatto all iniezione Impasto di FENIX NHL5 ad acqua al 30%: non adatto all iniezione

5 Degrado di malte di cemento o di calci cementizie a seguito di cicli di immersione in acqua contenente solfati (5%) a confronto con malte di FENIX NHL5

6 Pre iniezione: m/s Post iniezione: m/s Confronto delle velocità di percorrenza dell onda sonica in trasparenza prima e dopo l iniezione ottenuta attraverso prove soniche eseguite in cantiere su una muratura in pietra

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8 Onna: prove compressione diagonale su muri iniettati con FENIX/B fgr: resistenza a compressione della miscela da iniezione fwc,0: resistenza a compressione iniziale della muratura (fwc,s fwc,0)/ fwc,0: aumento di resistenza della muratura consolidata fcyl: resistenza a compressione del cilindro iniettato

9 Carico a rottura (MPa) Modulo (MPa) Velocità media onda di pressione (m/s) pre consolidamento 0, post consolidamento 1, variazione % + 53,7 % % + 86,8 %

10 Prove cicliche di taglio compressione diagonale su muri iniettati con FENIX/B Confronto delle forze di taglio raggiunte in corrispondenza di diversi stati limite

11 Prove cicliche di taglio compressione diagonale su muri iniettati con FENIX/B Confronto degli spostamenti orizzontali Precomressione: 0,5 MPa - 1 MPa - 1,5 MPa - 2 MPa

12 Prove dinamiche su tavola vibrante Edifici in scala 2:3 costruiti in muratura e solai in legno presso l ENEA di Roma al fine di testare su tavola vibrante l aumento di resistenza alle sollecitazioni cicliche (sisma) a seguito dell intervento di iniezione con FENIX/B. L aumento di resistenza al sisma è stato valutato dal confronto del comportamento su tavola vibrante tra la struttura oggetto di iniezione (modello SM rinforzato) e la struttura non iniettata (modello URM). Dopo la prova, anche la struttura non iniettata è stata consolidata con FENIX/B e sottoposta nuovamente a prova sismica (modello RM). I risultati di prova sono stati confrontati con le due prove precedenti. Sollecitazione di riferimento: sisma del Montenegro

13 Prove dinamiche su tavola vibrante PGA (g) Aumento (%) Perdita del comportamento monolitico (g) Modello URM 0,399 \ 0,200 Modello RM 0,552 38,3 0,195 Modello SM 0,594 48,9 0,424 PGA = accelerazione di picco al suolo

14 Decremento totale delle frequenze proprie dei diversi modelli E dunque possibile raggiungere accelerazioni maggiori contenendo il degrado delle caratteristiche dinamiche della struttura Decremento delle frequenze a parità di sollecitazione, per la prova a 0,40g. Si evidenzia come i modelli iniettati esibiscano un decremento almeno il 50% inferiore rispetto a quello del modello in condizioni originarie.

15 SOSTRUZIONE MURARIA (CUCI-SCUCI) Smontaggio localizzato di una porzione di muratura e sua ricostruzione con gli stessi costituenti murari (se sani) allo scopo di sostituire malta di allettamento degradata, inconsistente o parzialmente assente o eliminare lesioni, spanciamenti o crepe dovute a cedimenti o carichi concentrati.

16 FISSAGGIO TIRANTI E BARRE ESIGENZE: 1. inserire dei vincoli al possibile movimento di alcune porzioni di muratura 2. collegare tra loro parti di muratura (es. la facciata alle pareti lateriali) 3. connettere i betoncini armati o le cappe armate all estradosso delle volte con la struttura 4. ostacolare il cedimento di murature a più paramenti per rottura fuori dal piano (tiranti antiespulsivi)

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18 Le caratteristiche fondamentali di un efficace miscela di ancoraggio sono: 1. compatibilità meccanica, chimica e mineralogica con i materiali costituenti la muratura 2. fluidità e facilità di iniezione 3. presa ed indurimento accelerati 4. ritiro compensato Esempi di impiego di materiali tradizionali per l esecuzione di tiranti o connettori tradizionali sono: 1. barre in acciaio ad aderenza migliorata 2. barre filettate in acciaio 3. barre in fibra di vetro, carbonio o altri materiali organici ad aderenza migliorata

19 T30RC Carico di sfilamento (per area superficiale di contatto barra / T30RC): > 2,6 N/mm 2 Lunghezza di aderenza: 64 mm Carico massimo: > 6200 N Rottura: splitting del cilindro di malta Prova di pull-out su betoncino TASSULLO T30RC. Grafico forza spostamento di un ciclo di prova eseguito. Prova di pull-out su betoncino TASSULLO T30RC. Sistema di prova

20 T30RC EXTRA Carico di sfilamento (per area superficiale di contatto barra / T30RC): > 3,3 N/mm 2 Lunghezza di aderenza: 64 mm Carico massimo: > 7850 N Rottura: splitting del cilindro di malta Prova di pull-out su betoncino TASSULLO T30RC EXTRA. Grafico forza spostamento Prova di pull-out su betoncino TASSULLO T30RC EXTRA. Particolare del cedimento per rottura a trazione del cilindro di malta.

21 Muratura: mattone pieno Connettore: ACCIAIO DIAMETRO 10 mm Prodotto di ancoraggio: FENIX/B CONNETTORI Profondità di ancoraggio: 50 cm Carico medio sul connettore senza segni di cedimento: 14 KN Carico di sfilamento del connettore: 25 KN Ne consegue che: Lunghezza di ancoraggio per cedimento connettore: 130 cm Carico di cedimento del connettore: 65 KN Inserimento di connettore in acciaio nella muratura ancorato con FENIX/B prima della prova di strappo. Particolare dell esecuzione della prova di trazione sul connettore.

22 PROVA DI PULL-OUT Barra ad aderenza migliorata d = 12 mm Lunghezza ancoraggio: 35 cm e 75 cm Carico massimo: N e N Cedimento: sfilamento barra rottura ancoraggio

23 BETONCINI ARMATI Cedimento della muratura per sganciamento del paramento esterno. Esempio di espulsione del paramento esterno a seguito del sisma del 2009 (San Pietro Delle Camere, L Aquila).

24 Caratteristiche fondamentali: 1. utilizzo di malte compatibili con la muratura in termini di resistenza meccanica e soprattutto di modulo elastico in modo da non creare irrigidimenti eccessivi della muratura e concentrazioni del carico sulle porzioni esterne 2. adeguata connessione delle reti di armatura tra loro (intervento da entrambe i lati) o con la muratura (intervento su murature di elevato spessore o murature in pietra o intervento da un solo lato)

25 T30RC betoncino CSIV TBL betoncino leggero CSIV

26 RINFORZI COMPOSITI A MATRICE INORGANICA ALCUNI ESEMPI 1. realizzazione di cordoli murari o architravi mediante armatura del letto di malta tra mattoni 2. rinforzo all estradosso di volte 3. cerchiatura di pilastri o murature 4. inserimento di connettori in muratura 5. stilatura armata di giunti murari Cordolo murario realizzato con rete di acciaio e betoncino TASSULLO T30RC. Architrave rinforzato realizzato con rete di acciaio e betoncino TASSULLO T30RC EXTRA

27 Rinforzo estradosso di volta con rete e connettori di basalto. Rinforzo murario con rete di acciaio e malta adesiva TASSULLO T30SRG Applicazione betoncino T30RC EXTRA ad annegamento della rete di rinforzo in basalto e dei connettori in basalto. Rinforzo murario con rete di acciaio e malta adesiva TASSULLO T30SRG: particolare su muratura interna con connettore in acciaio interno - esterno

28 Inserimento connettore di acciaio in muratura in mattone pieno ancorato con FENIX/B CONNETTORI per il miglioramento della connessione tra solaio e paramento Inserimento connettore in muratura in mattone pieno per il miglioramento della connessione tra paramenti ancorato con FENIX/B CONNETTORI L obiettivo dei rinforzi compositi a matrice inorganica può essere riassunto in: 1. miglioramento della connessione tra porzioni di muratura o tra murature 2. miglioramento della resistenza a carichi statici di murature e volte attraverso l aumento della capacità portante 3. miglioramento della resistenza a carichi dinamici di murature e volte attraverso l impedimento di meccanismi di cedimento (es. espulsione del paramento, formazione di cerniere, ribaltamento di porzioni di muratura ecc.)

29 CARATTERIZZAZIONE RINFORZO Prova di pull-out: preparazione provino Prova di pull-out: modo di rottura Shear test: sistema di prova Shear test: grafico carico - spostamento

30 sigla provino pull-out (MPa) shear test carico massimo (N) shear test carico normalizzato (MPa) SL-SRG 1, ,730 SL-30HPSRG 0, ,850

31 Prova di carico su volta in mattone pieno presso Università di Padova Schema per prova monotona Schema per prova ciclica

32 Particolare dell arco rinforzato con rete in acciaio applicato con T30SRG Prova monotona su volta rinforzata con strisce di acciaio (VM_SRG) e su volta non rinforzata Particolare dell arco rinforzato con rete di basalto applicata con T30SRG

33 Confronto tra prove monotone e prove cicliche eseguite su archi non rinforzati e rinforzati con reti di acciaio e di basalto: VM: prova monotona su arco non rinforzato VM_SRG: prova monotona su arco rinforzato con strisce di rete in acciaio VC_SRG: prova ciclica su arco arco rinforzato con strisce di rete in acciaio VC_BTRM: prova ciclica su arco arco rinforzato con strisce di rete in basalto

34 MIGLIORAMENTO 1. Carico massimo incrementato di 5-7 volte 2. Incremento di deformabilità 3. Cedimenti duttili Grazie per l attenzione