RINFORZO SISMICO DELLA MURATURA CON INTONACO ARMATO

Questo articolo è utile per i progettisti che vogliono valutare in modo dettagliato l’efficacia dell’intonaco armato per il rinforzo sismico della muratura in mattoni pieni in argilla. Viene presentato un metodo di calcolo che evidenzia come in molti casi sia possibile apportare un significativo aumento della capacità portante rispetto alle valutazioni "semplificate" secondo NTC 2018. Nell’articolo troverai approfondimenti specifici su applicazione, metodo di calcolo e certificazione sismica del fissaggio con la resina HIT-HY 270. Il nuovo metodo è implementano in un foglio di calcolo scaricabile gratuitamente.




RINFORZO SISMICO CON INTONACO ARMATO

I progettisti in Italia lavorano in un contesto particolarmente sfidante. Il patrimonio edilizio, specialmente quello dei centri storici è composto per lo più da costruzioni in muratura portante con una limitata resistenza strutturale se sottoposte ad azioni orizzontali. Questo, unito a una pericolosità sismica diffusa sul territorio, porta nella maggioranza dei casi (dopo studio dello stato di fatto) alla necessità di rinforzo strutturale degli edifici al fine di aumentarne la sicurezza. In genere, si agisce prima sulla struttura per ottenere un comportamento “a scatola” eliminando i meccanismi locali e assicurando il corretto percorso dei carichi. Successivamente, come secondo step, si assicura la resistenza al sisma della struttura nel suo complesso, incrementando la capacità portante dei pannelli murari resistenti. L’intonaco armato con rete elettrosaldata è uno dei metodi più diffusi per incrementare la capacità portante dei pannelli murari. Consiste in una rete elettrosaldata posta su entrambi i lati delle superfici murarie e rivestita con uno strato di intonaco a base cementizia o a base di calce. Per trasferire le sollecitazioni di taglio sulla parete attraverso l'interfaccia tra intonaco e muratura, la rete deve essere collegata alla parete mediante ancoraggi opportunamente progettati. Oltre ad essere un intervento efficace di retrofitting, è anche di facile applicazione, motivo per cui è molto diffuso.

Nella figura sotto vengono rappresentati i passi da seguire per retroffiting con intonaco armato con rete in acciaio:




LE SFIDE PROGETTUALI

Secondo le Norme Tecniche per le Costruzioni, NTC 2018 e Circolare 21/01/2019, la performance del muro consolidato con intonaco armato si deve valutare tenendo conto dello spessore della muratura dell'intonaco armato oltre che i relativi parametri meccanici. Tuttavia, la norma non fornisce alcuna indicazione su come valutare correttamente la capacità finale. In alternativa ad un calcolo dettagliato, la norma suggerisce di determinare in modo semplificato la capacità della parete riqualificata aumentando le proprietà meccaniche della parete non armata grazie a dei coefficienti correttivi dipendenti dalla tipologia muraria. In particolare, la circolare riporta in C8.5.3.1:

"L’effetto di questa tipologia di consolidamento può essere stimato attraverso opportune valutazioni che considerino gli spessori della parete e dell’intonaco armato, oltre che i relativi parametri meccanici. In assenza di queste è possibile adottare il coefficiente indicato in tabella, diversificato per le varie tipologie, applicabile ai valori sia dei parametri di resistenza (f, F0 e fv0), sia dei moduli elastici (E e G). In tal caso non si applicano i coefficienti relativi alla connessione trasversale della muratura non consolidata e alla ristilatura armata. .."

Il progettista si trova d'avanti a una serie di sfide legate al calcolo:

• Come faccio a fare delle opportune valutazioni? 
• Qual è la differenza in termini di efficacia nell’utilizzare il metodo semplificato vs opportune valutazioni?
• Come faccio ad assicurarmi che raggiunga il valore massimo dei correttivi NTC nel caso della valutazione semplificata?  

Inoltre, la rete deve essere collegata alla parete mediante ancoraggi opportunamente progettati.

• Il fissaggio è qualificato ETA sismico per la muratura?
• Posso fornire alla direzione lavori tale documentazione?

Per rispondere a queste domande, Hilti ha portato a termine un programma di ricerca approfondito con i suoi partner in ambito accademico.


LA RICERCA

Le sfide progettuali presentate nella sezione precedente sono i punti di partenza di un percorso di ricerca sperimentale lungo più di 2 anni. La figura sotto è rappresentativa dei passi che sono stati seguiti in questa ricerca e che sono tipicamente eseguiti per arrivare a dei modelli analitici.



Dopo un'attenta analisi della letteratura scientifica sul tema si è passato alla parte di creazione dei provini, setup delle prove e i test veri e propri. In particolare, il design dei provini è stato un punto molto specifico perché la sperimentazione è stata progettata in modo da poter raccogliere il più alto numero di informazioni possibili ma senza esagerare per evitare di trovarsi di fronte a dei risultati dipendenti da troppe variabili rendendo impossibile la comprensione dell’effetto della singola variabile. Le principali costanti e variabili utilizzate nel programma di ricerca sono riportate nella figura sottostante.



Sono stati studiati 16 provini sottoponendoli a test ciclici. 4 provini sono stati dedicati allo studio del comportamento del muro non rinforzato. Gli altri 12 sono stati testati in modo da indagare gli effetti della densità degli ancoraggi, lo spessore del muro, il tipo e lo spessore di intonaco. Dopo una accurata analisi dei risultati, si è passati alla formulazione del modello analitico. Questo è stato esteso e validato su uno spettro più ampio di variabili grazie a modelli numerici e a casi presenti in letteratura scientifica.


LA SOLUZIONE HILTI PER L'INTONACO ARMATO

HILTI propone una soluzione completa per il rinforzo con intonaco armato di muratura in mattoni pieni.

• L'intonaco, che può essere a base cementizia o di calce, è armato con una rete elettrosaldata 100x100 mm φ=6 mm B450C. La connessione tra parete e intonaco armato avviene attraverso barre di armatura φ=6 mm piegate a "L" e disposte a quinconce. La resina per l'ancoraggio, HIT-HY 270 è qualificata ETA sismica per mattoni pieni (rosso vivo/classico) anche per barre di armatura.

• Questa soluzione arriva insieme a un metodo di calcolo frutto della ricerca sperimentale condotta in collaborazione con il Politecnico di Milano.

Il nuovo metodo di calcolo Hilti permette di fare valutazioni specifiche dettagliate.
Il nuovo metodo di calcolo Hilti va oltre i fattori correttivi massimi delle NTC (tabella C8.5.II Circolare), permettendo così di valutare l’incremento di resistenza rispetto al metodo semplificato della norma.

• Si mette gratuitamente a disposizione dei progettisti uno strumento pratico per calcolare il rinforzo sismico con intonaco armato. Questo permette di esportare le relazioni di calcolo che riportano le verifiche e altri output necessari per analisi complete dell'intera struttura. Scarica subito da questo LINK.

• Una guida dettagliata per l'utilizzo dello strumento insieme al background tecnico. Scarica da questo LINK.

BENEFICI DEL METODO HILTI

Si riporta un esempio comparativo che mostra come con il nuovo metodo di calcolo Hilti si può andare oltre i fattori correttivi massimi delle NTC (tabella C8.5.II Circolare), permettendo così di valutare l’incremento rispetto al metodo semplificato della norma.






Per chiarimenti e ulteriori dettagli, puoi fare una domanda direttamente ai nostri tecnici utilizzando l’apposita sezione di ASK Hilti.



Pubblicazioni rilevanti
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Parametric Analyses of the Response of Masonry Walls with Reinforced Plaster
by Manuela Scamardo, Sara Cattaneo,Luigi Biolzi,and Navid Vafa 1
Appl. Sci. 2022, 12(10)

Design method for masonry structures retrofitted with steel reinforced plaster
Manuela Scamardo, Sara Cattaneo, Pietro Crespi, Luigi Biolzi
Journal of Building Engineering Volume 79, 15 November 2023