Il Progetto AnIMuS: miglioramento sismico di edifici in muratura mediante l uso di barre con ancoraggi iniettati Prof. Paolo Riva, Facoltà di Ingegneria dell Università degli Studi di Bergamo Venerdì 29 ottobre La Piazza del Recupero edilizio - Pad.26 Area Assorestauro SAIE 2010 - Bologna 1
LA CONSERVAZIONE E GLI INTERVENTI DI RIPRISTINO DELLE STRUTTURE ANCHE IN OTTICA ANTISISMICA 2
INTRODUZIONE Interventi sulle strutture Manutenzione Straordinaria Importanza di una corretta diagnosi strutturale; Rilievo con individuazione degli elementi strutturali; Indagini sulle fondazioni; Indagini sui materiali; Osservazione del quadro fessurativo; Eventuale monitoraggio protratto nel tempo; Individuazione delle VULNERABILITÀ e delle CARENZE; Individuazione delle priorità e pianificazione degli interventi; Necessità di interventi rispettosi del costruito e che siano correttamente progettati; Confronto con la Soprintendenza; Interventi Maldestri possono essere causa primaria di danni. 3
STUDIO DEI MECCANISMI DI COMPORTAMENTO Suddivisione in Macroelementi 4
Alcuni Possibili Meccanismi di Collasso di Facciata Ruolo delle Catene Longitudinali 5
Alcuni Possibili Meccanismi di Collasso della Navata Ruolo delle Catene Trasversali 6
Ribaltamento Pareti Laterali Tetto Spingente 7
ESEMPIO: Chiesa danneggiata dal sisma del 24/11/2004 8
VULNERABILITÀ INDOTTE DA INTERVENTI MALDESTRI 9
VULNERABILITÀ INDOTTE DA INTERVENTI MALDESTRI 10
Gli esempi forniti dimostrano la necessità di interventi strutturali corretti; Gli interventi strutturali richiedono una indagine accurata; Non si può intervenire sulle strutture senza una corretta analisi delle carenze e delle vulnerabilità dell edificio; Interventi non correttamente progettati possono illudere l osservatore che si sia provveduto ad una riparazione, ma possono in realtà introdurre nuove, spesso significative, vulnerabiliità nell edificio. 11
Costruzioni esistenti in muratura (Cap.8 delle NTC): livelli di conoscenza e indagini in situ, interventi di consolidamento e collaudi TECNICHE DI ANCORAGGIO E DI INCATENAMENTO PER INTERVENTI SU MURATURE ESISTENTI 12
13 INTRODUZIONE PROBLEMATICHE: Ribaltamento maschi murari Porzioni lesionate Diaframma e collegamento di piano Contenimento delle spinte Collegamento di più paramenti murari CONTESTI: Interventi su edifici esistenti Costruzioni storiche in muratura Riabilitazione strutturale Consolidamenti localizzati Beni Monumentali vincolati Variabilità qualità muraria INTERVENTI e/o POSSIBILI SOLUZIONI TECNICA INCATENAMENTO Valutazione della Sicurezza 13
14 INTRODUZIONE Creazione di uno schema scatolare: laddove le pareti esercitano un vincolo efficace se sollecitate nel piano parallelo all azione sismica. Devono inoltre essere previsti opportuni incatenamenti al livello dei solai, aventi lo scopo di collegare tra loro i muri paralleli della scatola muraria. Tali incatenamenti devono essere realizzati per mezzo di armature metalliche o altro materiale resistente a trazione, le cui estremità devono essere efficacemente ancorate ai cordoli. 14
15 CORDOLI E CATENE Svolgono una funzione di vincolo alle pareti sollecitate ortogonalmente al proprio piano, ostacolandone il meccanismo di ribaltamento. La differenza sostanziale tra cordoli e catene è che le seconde sono generalmente collegate solo puntualmente alle pareti (tranne che per ancoraggi iniettati) e non sono dotate di rigidezza flessionale. 15
16 CORDOLI E CATENE MECCANISMI DI COLLASSO Si possono distinguere meccanismi di I modo e meccanismi di II modo. Per meccanismi di I modo si intendono quei cinematismi di collasso connessi al comportamento delle pareti in muratura fuori dal proprio piano mentre i meccanismi di II modo riguardano invece la risposta della parete nel proprio piano, con tipici danneggiamenti per taglio e flessione. 16
17 CORDOLI E CATENE Il comportamento globale della struttura all azione sismica è fortemente influenzato, ancor prima che dalle caratteristiche intrinseche dei singoli elementi strutturali, dal grado di connessione presente tra essi ovvero dalle caratteristiche locali. 17
18 CORDOLI E CATENE 18
19 CORDOLI E CATENE 19
20 CORDOLI E CATENE 20
21 ANALISI LOCALI E ANALISI GLOBALI L attivazione di tali modalità di collasso è, però, strettamente dipendente dal comportamento globale dell edificio, che a sua volta dipende dalle caratteristiche tipologiche e tecnologiche. Il comportamento globale della struttura all azione sismica è fortemente influenzato, ancor prima che dalle caratteristiche intrinseche dei singoli elementi strutturali, dal grado di connessione presente tra essi ovvero dalle caratteristiche locali. 21
VERIFICA DEI PIEDRITTI AL RIBALTAMENTO Equilibrio rispetto al punto O Momento ribaltante: M Mr F0 st F V h Momento stabilizzante: a F V Condizione di stabilità: M r M st a 2 con 1.5 22
VERIFICA DEI PIEDRITTI AL RIBALTAMENTO Osservazione: Verificare il piedritto a ribaltamento equivale a verificare che la linea dei centri di pressione sia interamente contenuta all interno del muro e in particolare che il puntone risultante intercetti la sezione di base. Il carico verticale ha il compito di deviare il puntone. 23
VERIFICA DEI PIEDRITTI AL RIBALTAMENTO Gli apparati decorativi possono avere anche funzione strutturale. 24 24
DISSESTI NEGLI ARCHI E NELLE VOLTE 25
TECNICHE PER IL CONTENIMENTO DELLE SPINTE 1) Contrafforte (si allarga la sezione di base) 2) Catene intradossali (si riduce/elimina la spinta) 3) Catene estradossali (si rinforza la muratura) 26
CONTRAFFORTI Sezione di base e Altezza tali da contenere il puntone. NB. il contrafforte deve essere vincolato alla muratura per trasferire il carico verticale. 27
28 TIRANTI E CATENE INCATENAMENTI Il contenimento delle spinte è fondamentale nel buon funzionamento di archi e volte: -ESTRADOSSALI meno impattanti architettonicamente più onerose (costi e calcolo) maggiori accorgimenti (tiranti verticali) -INTRADOSSALI largamente diffuse più efficaci meno onerose (costi e calcolo) 28
CATENE INTRADOSSALI TFc HFo Fo H TFc Dimensionamento della sezione: si affida alla catena l intera spinta orizzontale (Fc=Fo). È prudente non far lavorare l acciaio oltre i 100 MPa = 1000 kg/cmq. Tesatura iniziale: la forza di tesatura deve essere inferiore a Fc. In assenza di carico variabile si avrebbe infatti Fc>Fo e si potrebbe indurre il sollevamento dell arco. 29
ARCHI A SPINTA ELIMINATA M p max FC 1L p 2L Mmax Z 8 54 2 2 30
CATENE INTRADOSSALI Pareti su archi: spesso è necessario introdurre catene per equilibrare la spinta esercitata alle estremità. Nei nodi intermedi le componenti orizzontali di spinta si equilibrano. 31
CATENE ESTRADOSSALI Possono essere annegate a pavimento. Funzionano solo se il carico verticale in corrispondenza del punto di applicazione della catena è sufficiente. G. Valadier, L architettura pratica, vol. IV, Roma 1833 32
33 AZIONI NELLE CATENE ESTRADOSSALI 1 c 2 1 ce h F ) h (h F 2 1 1 c ce h h h F F 2 1 2 1 c 2 ce A h h h h F h F M V M A e F e h h h h F F 2 2 1 1 c V
34 CATENE ESTRADOSSALI E TIRANTI VERTICALI e h h h h F F F 2 2 1 1 c V V V 2 2 1 1 c,min V F e h h h h F F Tiro minimo nel tirante verticale Quando il carico verticale è insufficiente, è necessario introdurre un tirante verticale.
CATENE ESTRADOSSALI Può essere necessario introdurre una catena alla quota del solaio (la catena può essere annegata a pavimento). 35
VOLTE A BOTTE: SCHEMA STATICO Schema ad archi affiancati 36
VOLTE A BOTTE CON CATENE INTRADOSSALI 37
VOLTE A BOTTE: FUNZIONAMENTO DELLE CATENE INTRADOSSALI 1) Progetto di catene intradossali: F ox 2) Distanza tra le catene tale da consentire la formazione dell arco naturale di scarico. 3) Eventuale introduzione di catene longitudinali per contrastare la spinta alle estremità. 38
VOLTE A CROCIERA 39
VOLTE A CROCIERA: SCHEMA STATICO 40
INTERVENTO CON CATENE ESTRADOSSALI VOLTE A CROCIERA 41
42 TIRANTI E CATENE catene verticali 42
43 DEFINIZIONI TIRANTI & ANCORAGGI ANCORAGGI: Gli ancoraggi sono elementi opportunamente collegati al substrato, in grado di sostenere generalmente sforzi di trazione. Ai fini del progetto, gli ancoraggi si distinguono in PROVVISORI e PERMANENTI. TIRANTI: I Tiranti possono essere suddivisi in: - ATTIVI o presollecitati, quando nella barra viene indotta una forza di tesatura; - PASSIVI o non presollecitati. 43
INCATENAMENTI E ANCORAGGI MECCANISMI RESISTENTI 1) rottura aderenza malta-barra 2) Rottura cilindro di malta iniettata-muratura 3) rottura cono di muratura f mt F F superficie di rottura, S m S m 44
INCATENAMENTI E ANCORAGGI 1. INCATENAMENTI VOLTI A RIDURRE LE CARENZE DEI COLLEGAMENTI Principio: ripristinare il comportamento scatolare Messa in opera di catene perimetrali. (in generale non si impiegano FRP) 45
COPERTURE SCATOLARI COLLEGAMENTO DELLA COPERTURA SCATOLARE CON LE PARETI PERIMETRALI pannelli di legno multistrato correnti di gronda spinotti pannelli di legno multistrato correnti di gronda spinotti strato sottile di malta di calce armato con rete da intonaco tirante cordolo disposto lungo il timpano di testata bonifica della muratura mediante iniezioni di malta di calce ancoraggi profondi spinotto (a) cordolo disposto lungo il timpano di testata Impediscono (b) il sollevamento della copertura scatolare timpano di facciata 46
ANCORAGGIO DELLE CATENE CON BOLZONE PIASTRA A VISTA 47
ANCORAGGIO DELLE CATENE CON PIASTRA A SCOMPARSA NB: Spessore della piastra tale da garantire la diffusione del carico 48
ANCORAGGIO DELLE CATENE SENZA PIASTRA (INIETTATO) Lb NB: L b sufficientemente lungo per evitare rottura del cono di muratura 49
ANCORAGGIO DELLE CATENE SENZA PIASTRA (INIETTATO) 50
RINFORZO DI CATENE INTRADOSSALI ESISTENTI Indagini diagnostiche: Prove non distruttive per la valutazione della resistenza delle catene esistenti; Valutazione stato di sollecitazione. Principali cause di dissesto: perdita di ancoraggio sottodimensionamento della sezione Intervento: sostituzione rinforzo 51
52 FASE DI ANALISI INDAGINI Le indagini diagnostiche preliminari all attività di progetto devono intendersi estese alle porzioni di muratura che interagiscono con il sistema dei tiranti. 52
53 FASE DI PROGETTO E quindi COMPITO E RESPONSABILITÀ DEL PROGETTISTA : - definire il piano delle indagini e delle prove diagnostiche; - interpretarne i risultati e individuare i più appropriati modelli di calcolo; - raccogliere i risultati delle attività. RELAZIONE DI CALCOLO: sono descritti i risultati delle indagini e delle prove, della caratterizzazione meccanica e della modellazione assunta, nonché delle analisi eseguite per la verifica delle condizioni di sicurezza e per la valutazione delle prestazioni nelle condizioni d esercizio 53
54 FASE DI VERIFICA - COLLAUDO E opportuno predisporre, ove necessario in relazione alla rilevanza dell opera, un: 1. PIANO DI MONITORAGGIO per verificare il comportamento dell ancoraggio nel tempo (da recepire, nel piano di manutenzione). 2. Nel progetto deve prevedersi la possibilità di successivi INTERVENTI DI REGOLAZIONE E/O SOSTITUZIONE. Se questi requisiti non possono essere soddisfatti dovranno essere previsti ancoraggi passivi. Per la valutazione del carico limite si può procedere in prima approssimazione con formule teoriche o con correlazione empiriche. 54
55 PROVE IN SITU La conferma sperimentale con prove di trazione in situ nelle fasi di progetto e di collaudo e vivamente consigliata. 55
56 VERIFICHE DI RESISTENZA VERIFICHE DI SICUREZZA [SLU] Devono essere presi in considerazione tutti i MECCANISMI DI ROTTURA quali: - innesco della rottura del substrato (formazione cono di rottura) - sopraggiunta resistenza degli elementi strutturali (snervamento della catena) - verifica allo sfilamento (cedimento dell interfaccia ancoraggio-muratura) E possibile STIMARE la resistenza dell ancoraggio attraverso: - i risultati dei test eseguiti su ancoraggi di prova; - con metodi di calcolo analitici integrati dai valori caratteristici dedotti dai risultati di prove in situ e/o di laboratorio e dei parametri meccanici delle murature 56
Il progetto AnIMuS Ancoraggi Iniettati in Murature Storiche 57
PRESENTAZIONE ANIMUS, ANcoraggi Iniettati in MUrature Storiche, è un progetto di ricerca finanziato dal Programma FESR 2007-2013 con una previsione di spesa di circa 930 mila euro, co-finanziati per circa 610 mila euro e una durata di 2 anni. La ricerca ha come finalità: l approfondimento delle conoscenze scientifiche necessarie per uno sviluppo delle tecniche di ancoraggio su beni monumentali; lo sviluppo dello stato normativo attuale, dando vita a standard che possano essere di riferimento in generale per applicazioni in muratura e, in particolare, in campo sismico; Il rafforzamento della collaborazione tra i soggetti che operano principalmente nel territorio lombardo al fine di dar vita ad un cluster che possa agire da polo di eccellenza di riferimento per interventi di recupero e consolidamento del patrimonio architettonico e per gli enti ad essi predisposti (Soprintendenze, Uffici tecnici di Curie e di Comuni e Province). 58
PARTNERS DEL PROGETTO UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BERGAMO Prof. Paolo Riva, responsabile scientifico del progetto, Facoltà di Ingegneria UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BRESCIA Consulente scientifico del progetto di ricerca, D.I.C.A.T.A. BOSSONG spa Capofila, azienda specializzata nella produzione e commercializzazione di sistemi di fissaggio e sistemi di consolidamento per l edilizia; IMPRESA G. PANDINI srl, impresa specializzata nel settore del restauro e del recupero di manufatti di interesse storico e monumentale; P&P lmc srl, società che opera nel settore delle Costruzioni svolgendo attività di ricerca e fornendo servizi di progettazione, consulenza e sperimentazione; DIAMANTECH srl, azienda specializzata nel settore della perforazione e del consolidamento strutturale C-SPIN, Centro Sviluppo Progettazioni Ingegneristiche è un gruppo di Professionisti che opera in diversi settori dell Ingegneria ASSORESTAURO SERVIZI srl, Società di servizi dell Associazione ASSORESTAURO (Associazione Italiana Restauro architettonico, artistico, urbano). 59
OBIETTIVI DELLA RICERCA Studio del comportamento delle murature e di come queste possano essere modellate Identificazione dei parametri utili ad una modellazione numerica dell ancoraggio iniettato Studio dettagliato di una nuova tecnica di rinforzo che prevede l inserimento di ancoraggi iniettati verticali in maschi murari al fine di aumentarne significativamente la duttilità durante i terremoti. Studio delle connessioni tra pareti ortogonali tra loro, rinforzate con ancoraggi orizzontali per una valutazione della risposta, a carichi ciclici 60
ATTIVITA DELLA RICERCA Attività di modellazione numerica Attività a carattere sperimentale anche attraverso prove di estrazione in situ e mediante un processo di diagnostica volta a mettere a punto un sistema di controllo dell intero processo di posa in opera e di iniezione dell ancoraggio e del suo comportamento nel tempo. 61
FASI DELLA RICERCA FASE 1: Caratterizzazione dell ambito della ricerca approfondimenti sulla normativa in Italia e in Europa in ambito simico e di conservazione dei beni monumentali; caratterizzazione di murature utili per la definizione dei materiali da utilizzare in fase di sperimentazione; approfondimenti sulle attuali conoscenze nel campo degli ancoraggi iniettati in murature storiche; approfondimenti relativi a strumenti di calcolo ad elementi finiti per la modellazione di strutture in muratura e del comportamento degli ancoraggi sia allo stato limite ultimo che allo stato limite di esercizio; ricerca del manufatto storico esistente da utilizzare come caso studio e diagnosi del manufatto stesso e delle sue problematiche 62
FASE 2: Elaborazione modelli numerici Modellazione ad elementi finiti, in grado di descrivere analiticamente il comportamento degli ancoraggi sotto azioni sismiche sia allo stato limite ultimo che allo stato limite di esercizio. studi necessari per l elaborazione e/o sviluppo di modelli numerici utili per la definizione dei test sperimentali e successivamente per la progettazione di interventi di consolidamento e miglioramento sismico inclusa la progettazione dell intervento sul caso studio definizione delle variabili di sistema caratterizzanti il modello simulazione prove di laboratorio e in situ taratura parametri 63
FASE 3: Ricerca, sviluppo e implementazione di tecnologie Sviluppo e implementazione di tecnologie che hanno come finalità un miglioramento di prodotto e di processo per gli ancoraggi iniettati nelle murature storiche. Attività: - ricerca e sviluppo di tecniche di monitoraggio che permettano un maggiore controllo in fase di applicazione e installazione degli ancoraggi - ricerca e sviluppo di tecniche di monitoraggio dei dispositivi di ancoraggio in esercizio - ricerca e sviluppo di specifiche tecniche di indagine finalizzate alla caratterizzazione dinamica - ricerca e sviluppo di tecnologie per la perforazione mediante carotaggio continuo di murature storiche - ricerca e sviluppo di tematiche ambientali mediante analisi LCA applicate all ancoraggio iniettato 64
FASE 4: Definizione delle modalità di prova e dei prototipi per i tests Orientata all indagine dei principali meccanismi locali che influiscono sul comportamento globale del bene monumentale operando un confronto pre e post intervento di rinforzo. 1) Indagare il comportamento di pannelli murari che simulano le pareti verticali di edifici storici di cui si vuole conoscere la risposta sismica in relazione a carichi ciclici nel piano della parete e fuori piano (meccanismo di ribaltamento). 2) Ulteriori sperimentazioni sulla connessione tra pareti ortogonali tra loro. Attività: progettazione dei prototipi/banchi prova progettazione dei rinforzi definizione delle modalità di prova definizione delle tecniche di monitoraggio per prove di laboratorio e per prove in situ 65
FASE 5: Sperimentazione in laboratorio Attività sperimentale condotta in laboratorio inclusa la realizzazione dei prototipi/banchi prova e l installazione degli ancoraggi secondo le modalità previste nella Fase 3. Attività: costruzione di prototipi/banchi prova in muratura installazione degli ancoraggi e dei rinforzi prove su pannelli verticali in muratura in scala reale per una valutazione della risposta, pre e post intervento di rinforzo con ancoraggi verticali, a carichi ciclici e monotoni (nel piano/fuori piano) prove in scala reale di connessioni tra pareti ortogonali tra loro rinforzate con ancoraggi orizzontali per una valutazione della risposta, pre e post intervento, a carichi ciclici e monotoni (nel piano/fuori piano) 66
FASE 6: Analisi e validazione dei risultati L osservazione delle prove sperimentali, sia cicliche che monotone, su campioni di laboratorio, opportunamente confrontate con analisi numeriche, permette di definire parametri equivalenti dell ancoraggio e della sua risposta in termini di rigidezza così da poter essere inserita in apposite leggi costitutive utili sia per analisi globali che locali Saranno inoltre oggetto di tale fase: Proposta di standard e di linee guida in tema di presidi antisismici su ancoraggi iniettati. Correzione e taratura dei modelli numerici iniziali mediante procedura di back analysis Attività: - osservazione critica dei dati sperimentali - confronto con analisi numeriche - definizione delle leggi costitutive degli ancoraggi iniettati 67
FASE 7: Sperimentazione su caso studio reale Le murature storiche presentano apparati e tessiture murarie estremamente variegate sia in termini di tecniche costruttive ma ancor prima in termini di qualità degli elementi costituenti. esigenza di poter applicare quanto sperimentato in laboratorio ad almeno un caso studio reale di particolare rilevanza storico-architettonica esecuzione di prove dinamiche in scala reale per mezzo di forzanti ambientali o mediante eccitatori dinamici per un un confronto tra configurazione pre e post intervento. 68
PROGRAMMA DELLA RICERCA 69
STATO DELL ARTE SUGLI ANCORAGGI INIETTATI 70
71 ANCORAGGI INIETTATI CON CALZA LE BARRE IN ACCIAIO LA CALZA DISPOSITIVI DI INIEZIONE LA MALTA 71
72 PROBLEMATICHE SOVRACAROTATURA EFFETTUATA SUCCESSIVAMENTE ALLE OPERAZIONI DI INIEZIONE: LA PARTE SUPERIORE DEL FORO NON È STATA RIEMPITA CON MALTA SITUAZIONE TIPICA: FORI E CAVITA ALL INTERNO DELLA MURATURA NON PERMETTONO IL CONTROLLO COMPLETO DELL INIEZIONE 72
73 LAYOUT DI PROVA 73
ABACO MURATURE AREA LOMBARDA PROVE IN SITU 74 MURATURA TIPO COD. CAMPIONE MURATURA ELEMENTI RESISTENTI MALTA ALLETTAMENTO Resistenza a compressione [MPa] CEM [Hs] max foro [N/mm 2 ] max barra [N/mm 2 ] max foro [N/mm 2 ] CAL [Ls] max barra [N/mm 2 ] PIETRA A CALCARE COMPATTO MARMO (ROCCIA SEDIMENTARIA) << 4 1,34 4,15 0,85 2,64 PIETRA B PIETRA DI BERBENNO (ROCCIA SEDIMENTARIA) scarsa resistenza - - 0,29 0,90 LATERIZIO C MATTONI 30X15X5CM ~ 4 0,76 2,34 0,47 1,47 PIETRA D PIETRA DI CREDARO (ROCCIA SEDIMENTARIA) << 4 0,53 1,64 0,45 1,38 LATERIZIO E MATTONI COTTI IN FORNACE LOCALE 26X13X8CM 6 9 1,39 4,30 0,87 2,71 PIETRA F CALCARE DI ZORZINO (ROCCIA SEDIMENTARIA) scarsa resistenza 1,64 5,09 1,11 3,45 74
75 RISULTATI OTTENUTI Resistenza degli ancoraggi Prove di Laboratorio Prove in Situ 75
76 RISULTATI OTTENUTI Resistenza degli ancoraggi Resistenza a compressione delle malte di iniezione (secondo EN 998-2:2004) Malta Base Calce Ls 8,8 MPa Malta Base Cementizia Hs 54,9 MPa Valori tensioni tangenziali ultime massime interfaccia barra-malta PROVE IN LABORATORIO PROVE IN SITU aderenza ingranamento aderenza - ingranamento CAL [Ls] u max 2,77 MPa u max 4,01 MPa u max 0,89 3,45 MPa CEM [Hs] u max 5,62 MPa u max 5,02 MPa u max 1,64 5,09 MPa Valori tensioni tangenziali ultime massime interfaccia malta-muratura PROVE IN LABORATORIO PROVE IN SITU aderenza ingranamento aderenza - ingranamento CAL [Ls] u max 0,89 MPa u max 1,29 MPa u max 0,29 1,11 MPa CEM [Hs] u max 1,81 MPa u max 1,62 MPa u max 0,53 1,64 MPa 76
77 RISULTATI OTTENUTI Resistenza degli ancoraggi Resistenza a compressione delle malte di iniezione (secondo EN 998-2:2004) Malta Base Calce Ls 8,8 MPa Malta Base Cementizia Hs 54,9 MPa Rc [Hs] / Rc [Ls] = 6 Valori tensioni tangenziali ultime massime interfaccia barra-malta PROVE IN LABORATORIO PROVE IN SITU aderenza ingranamento aderenza - ingranamento CAL [Ls] u max 2,77 MPa u max 4,01 MPa u max 0,89 3,45 MPa CEM [Hs] u max 5,62 MPa u max 5,02 MPa u max 1,64 5,09 MPa Valori tensioni tangenziali ultime massime interfaccia malta-muratura PROVE IN LABORATORIO PROVE IN SITU aderenza ingranamento aderenza - ingranamento [Hs] / [Ls] = 1 2 CAL [Ls] u max 0,89 MPa u max 1,29 MPa u max 0,29 1,11 MPa CEM [Hs] u max 1,81 MPa u max 1,62 MPa u max 0,53 1,64 MPa 77
78 MECCANISMI DI ROTTURA a) SFILAMENTO BARRA MECCANISMI DI ROTTURA c) ROTTURA SUBSTRATO LOCALIZZATO F F S perdita aderenza interfaccia barra in acciaio - malta S superamento del limite di resistenza a trazione della muratura b) SFILAMENTO BULBO DI MALTA CON CALZA d) ROTTURA SUBSTRATO - CONO DI ROTTURA F S S c.a. 45 perdita aderenza interfaccia malta - muratura F c) e) ROTTURA SNERVAMENTO SUBSTRATO / ROTTURA BARRA FF superamento del limite di resistenza a trazione della muratura superamento del limite di resistenza a trazione della muratura 78
79 MECCANISMI DI ROTTURA I MODO: rottura dell ancorante sottoposto a trazione preceduto da una fase di snervamento dello stesso II MODO: sfilamento della barra dalla corona di malta senza intaccare il substrato sfilamento della barra di ancoraggio e della corona di malta senza intaccare il substrato III MODO: distacco dell area di tensione ovvero della porzione di substrato legatosi all ancoraggio Definite: h ef profondità effettiva di ancoraggio, d o diametro di perforazione Ancoraggi lunghi con h ef /d o 15 i meccanismi di rottura più plausibili sono quelli di I e II modo Ancoraggi medi con 5< h ef /d o < 15 i meccanismi di rottura possibili sono quelli di II e III modo Ancoraggi corti con h ef /d o < 5 i meccanismi di rottura esclusivamente quelli III modo 79
80 VERIFICHE DI RESISTENZA Nei tiranti il cui tratto libero è realizzato con la sola presenza della barra di rinforzo, nel rispetto della Gerarchia delle Resistenze, si deve verificare che la resistenza caratteristica al limite di snervamento del tratto libero sia sempre maggiore della resistenza a sfilamento della porzione di ancoraggio inghisata. La lunghezza d ancoraggio, idonea a garantire la trasmissione degli sforzi alla malta di riempimento, deve in ogni caso essere in grado di evitare la fessurazione longitudinale o lo sfaldamento della muratura (cfr. modalità di rottura). Si deve inoltre accertare che la muratura sia in grado di fornire la resistenza necessaria per il funzionamento dell ancoraggio durante l evento sismico di progetto e che sia mantenuto un margine di sicurezza adeguato. 80
81 VERIFICHE ANCORAGGI INIETTATI MECCANISMI DI ROTTURA a) SFILAMENTO BARRA In particolare, per gli ancoraggi, in aggiunta alle verifiche strutturali, deve essere soddisfatta la verifica di sicurezza allo sfilamento dal substrato. In tale verifica, si richiede il rispetto della condizione S perdita aderenza interfaccia barra in acciaio - malta S F Ed<Rd intendendo per azione il valore della forza agente nell ancoraggio e per resistenza la risultante delle tensioni tangenziali limite sulla superficie laterale del bulbo dell ancoraggio. b) SFILAMENTO BULBO DI MALTA CON CALZA S S F perdita aderenza interfaccia malta - muratura c) ROTTURA SUBSTRATO 81
82 PROVE DI ESTRAZIONE PROVE PRELIMINARI/PROGETTO: condotte su ancoraggi di prova sottoposti a sollecitazioni più severe di quelle di verifica/progetto (se possibile anche a rottura) e non piu utilizzabili per l impiego successivo. PROVE DI VERIFICA/COLLAUDO: da effettuarsi sugli ancoraggi destinati a svolgere funzioni strutturali sottoponendoli ad una forza pari a 1,2 volte quella massima prevista in esercizio, verificando che gli scorrimenti misurati siano nei limiti previsti in progetto e/o compatibili con le misure sugli ancoraggi preliminari di prova. NUMERO MIN di prove: tematica non risolta in relazione alla variabilità delle murature NECESSITA DI LINEE GUIDA SUL TEMA DEGLI ANCORAGGI INIETTATI SU MURATURE STORICHE 82
83 RINGRAZIAMENTI I dati riportati nella presente relazione sono tratti dai Ricerche Accademiche condotte presso l Università degli Studi di Brescia Facoltà di Ingegneria D.I.C.A.T.A. aventi come Referenti i Proff. Ezio Giuriani e Giovanni Plizzari. Si ringrazia inoltre la Prof.ssa Alessandra Marini per aver fornito parte del materiale presentato. 83