Attività sperimentale

Prova di compressione-taglio ciclica quasi-statica nel piano

Provino: parete in muratura in mattoni pieni e malta di calce non rinforzata
Obiettivo: determinare le modalità di rottura e la resistenza a taglio nel piano del maschio murario
Svolgimento del test: il provino viene compresso verticalmente, per simulare un carico derivante da solaio, come se fosse parte di un edificio reale; dopodiché, si applicano cicli di tiro e spinta in sommità del provino, nella direzione orizzontale, di intensità via via crescente, fino a raggiungere una condizione prossima a quella di collasso, simulando così l’azione del sisma.

Testare provini “non rinforzati” è di fondamentale importanza, poiché permette di avere un riferimento che “fotografa” le proprietà di un elemento strutturale facente parte di un edificio esistente.

Prova di compressione-taglio ciclica quasi-statica nel piano

Provino: parete in muratura in mattoni pieni e malta di calce, pre-danneggiato e post-rinforzato con Sismagrid da entrambi i lati
Obiettivo: determinare le modalità di rottura e la resistenza a taglio nel piano del maschio murario. In particolare si può valutare il contributo positivo di un sistema di rinforzo come quello applicato: una rete metallica di basso spessore, a maglie regolari, applicata a secco mediante ancorante chimico e barre filettate.
Il provino utilizzato è quello di un test precedente, in cui la parete (non rinforzata) era stata testata fino al raggiungimento di un certo livello di danno. Dopodiché, il provino è stato risarcito dove vi era la fessura diagonale e poi rinforzato con il suddetto sistema in acciaio, applicato a secco su entrambi i lati. Il test è interessante poiché permette di quantificare il contributo positivo di un certo sistema anche su un elemento che ha subito dei danni e leggere riparazioni (ovvero rappresentativo di un edificio esistente che ha subito diversi terremoti e qualche intervento minore di riparazione, prima della messa in sicurezza definitiva).
Svolgimento del test: come sopra.

Prova di compressione-taglio ciclica quasi-statica nel piano

Provino: parete in muratura in mattoni semipieni (Doppio UNI)
Obiettivo: determinare le modalità di rottura e la resistenza a taglio nel piano del maschio murario.
Svolgimento del test: come sopra.

Oltre a testare provini “non rinforzati”, per avere un riferimento e determinare quindi l’esatto contributo di uno specifico sistema di rinforzo, scorporandolo dalla risposta globale, è fondamentale analizzare la risposta di un certo sistema anche variando il tipo di supporto cui esso viene applicato. Ad esempio, non solo indagando la risposta su pareti in mattoni pieni ma anche semipieni, forati, ecc.

Prova di compressione-taglio ciclica quasi-statica nel piano

Provino: parete in muratura in mattoni pieni con malta di calce
Obiettivo: determinare le modalità di rottura e la resistenza a taglio nel piano del maschio murario
Svolgimento del test: come sopra.

Al fine di ampliare la tassonomia dei provini da testare, si sono svolti test simili ai precedenti, variando il “rapporto di forma” (ovvero la geometria) dei muri stessi. In questo modo, è possibile indagare modalità di rottura differenti, per poter successivamente generalizzare le considerazioni fatte sulla base dei risultati ottenuti.

Prova di compressione-taglio ciclica quasi-statica nel piano

Provino: parete in muratura in mattoni pieni e malta di calce, rinforzata con Sismagrid da un solo lato
Obiettivo: determinare le modalità di rottura e la resistenza a taglio nel piano del maschio murario. In particolare, si può valutare il contributo positivo di un sistema di rinforzo come quello applicato: una rete metallica di basso spessore, a maglie regolari, applicata a secco mediante ancorante chimico e barre filettate.
Svolgimento del test: come sopra.

Svolgere la stessa tipologia di test, su diverse configurazioni (rinforzato vs non rinforzato), cambiando non solo i materiali (mattoni pieni e forati) ma anche le dimensioni (soprattutto altezza e lunghezza) è fondamentale per poter successivamente generalizzare le considerazioni fatte sulla base dei risultati ottenuti.

Prove di taglio cicliche di una singola finestra di Resisto 5.9 Tube (con configurazione ibrida e a doppio piatto delle diagonali)

Provini:
Finestra di Resisto 5.9 Tube con interasse tra verticali ed orizzontali di 500 mm.
1. La configurazione delle diagonali è ibrida, ottenuta ponendo un piatto inferiore e un’asta con sezione a C superiore, collegate tra loro con due viti autoforanti (fig.1).

2. La configurazione delle diagonali è a doppio piatto senza connessione centrale (fig. 2).

3. La configurazione delle diagonali è a doppio piatto con tre viti autoforanti di collegamento (fig.3).

Output della prova: risposta ciclica, nel piano, di un sotto assemblaggio di Resisto 5.9 Tube estrapolato dalla struttura da rinforzare (sia essa muratura o calcestruzzo armato).
Svolgimento del test: viene applicato uno spostamento orizzontale ciclico in asse al profilo orizzontale superiore. L’ampiezza di tale spostamento imposto cresce di ciclo in ciclo seguendo un protocollo tarato in base alle FEMA461: da un minimo di 0.15% ad un massimo di 16.7% di drift.

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Analisi numeriche avanzate

Riproduzione, tramite software di calcolo avanzati, agli elementi finiti, di una serie di prove sperimentali condotte su telai in calcestruzzo armato, in scala reale, con (destra) e senza (sinistra) tamponatura (fig.4).

Tali strumenti permettono di modellare i diversi materiali tenendo conto delle loro non linearità e di riprodurre fedelmente la storia di carico effettivamente applicata ai provini. Le curve di risposta forza – spostamento mostrano un perfetto accordo tra sperimentale e numerico. Questo tipo di modellazione è fondamentale poiché, se la replica del test è sufficientemente fedele (come in questi casi) è possibile fare previsioni sul comportamento dello stesso sistema, variando numerosi fattori (densità del rinforzo, proprietà del calcestruzzo esistente, tipologia del tamponamento, ecc.).

Sono stati sviluppati anche dei modelli numerici degli stessi telai rinforzati con il sistema Resisto 5.9 Tube (fig. 5).

Fig. 5

Fig.4