PILASTRI RINFORZATI - CERCHIAGGIO

Il presente lavoro riporta i primi risultati di una sperimentazione relativa all’efficacia di interventi di rinforzo con materiali compositi SRG/SRP (rispettivamente Steel Reinforced Grouts e Steel Reinforced Polymers) su pilastri in muratura. I risultati delle prove di schiacciamento sui pilastrini in muratura evidenziano interessanti incrementi del carico massimo, rispetto ai pilastrini non rinforzati e forniscono indicazioni utili di ordine pratico per la corretta applicazione del rinforzo. I pilastrini, costruiti con mattoni pieni in laterizio sono stati rinforzati con diversi tipi di trefoli metallici applicati secondo schemi di rinforzo differenti.

esempio di cerchiaggio di un pilastro con CFRP

Negli interventi di consolidamento degli
edifici in muratura uno dei problemi ricorrenti è
rappresentato dalla necessità di incrementare la
capacità portante di pilastri o colonne.
L’incremento della capacità portante di colonne e
pilastri in muratura è stato ottenuto, in passato,
attraverso incamiciature in calcestruzzo armato o
cerchiature metalliche . Numerose sono le
indagini sperimentali che hanno indagato
sull’efficacia di queste tecniche di
consolidamento.

All’inizio degli anni novanta sono state
proposte alcune tecniche di consolidamento
basate sull’uso di fibre in materiale composito
caratterizzate da elevate proprietà meccaniche e
alta stabilità chimica. 
Gli FRP  presentano basso peso, buone
proprietà meccaniche e facilità di applicazione; il
loro utilizzo per il confinamento di colonne in
calcestruzzo armato è oramai comunemente
accettato e numerosi sono gli esempi di
applicazioni e i modelli numerici di calcolo degli
interventi. Per quanto riguarda invece i pilastri in
muratura le applicazioni degli FRP sono, allo
stato attuale, in numero più contenuto.
I vantaggi dell’utilizzo di materiali fibrosi per confinare elementi in calcestruzzo o muratura
sono molteplici, soprattutto se paragonati alle
tecniche tradizionali di rinforzo: le dimensioni
della sezione trasversale degli elementi compressi
non varia, la massa delle colonne non aumenta, il
basso peso dei materiali di rinforzo comporta
anche una significativa semplificazione delle
procedure ed una riduzione dei tempi di
applicazione.

Tuttavia l’utilizzo degli FRP su colonne
compresse caratterizzate da sezioni poligonali
può determinare in alcuni casi significativi
problemi di rottura precoce delle fibre agli spigoli
stante la scarsa  resistenza a taglio degli FRP. 
La soluzione corrente a questo problema
consiste nell’inserimento di profilati curvati in
corrispondenza degli spigoli. 
Una possibile alternativa può essere trovata
nell’utilizzo di un nuovo materiale costituto da
fibre metalliche ad elevata resistenza, che di
recente è stato proposto come materiale di
rinforzo per strutture in c.a. e muratura.
Le elevate caratteristiche meccaniche di queste
fibre e dei compositi ottenibili con esse, se
paragonate a quelle dei materiali tradizionali, 
consentono impieghi interessanti specie nel
campo dei rinforzi di murature e di edifici in cui
si vuole preservare non solo la valenza
architettonica, ma anche il loro assetto strutturale. 
Lo studio svolto nell’ambito della presente
ricerca sulle potenzialità d’impiego di questi
materiali nel settore del consolidamento/rinforzo
ha riguardato alcuni pilastri in muratura di
mattoni pieni rinforzati con vari tipi di fibre
metalliche immerse in una matrice cementizia a
formare i cosiddetti SRG (Steel Reinforced
Grouts) oppure attraverso l’uso di una resina
epossidica gli SRP (Steel Reinforced Polymers) . 
Il sistema di rinforzo si basa sull’impiego di
materiali facilmente reperibili: trefoli in acciaio
ad alta resistenza  che si possono ricavare da
rotoli presenti sul mercato. I rotoli, larghi circa 30
cm e della lunghezza variabile (da 15 m fino a
1500 m) sono costituiti da una serie di trefoli
disposti parallelamente tra loro e tenuti insieme
da una maglia in poliestere.
La caratteristica più interessante dei trefoli
metallici utilizzati nel sistema proposto risiede
nel fatto che la dimensione molto ridotta
(diametro medio tipico del trefolo minore di 1
mm) e la forma stessa dei trefoli, ottenuti
avvolgendo tra loro elicoidalmente singoli
filamenti di acciaio (tipicamente 3-5 filamenti)
portano ad una elevata aderenza e compatibilità
tra i trefoli e la malta che li avvolge, garantendo
così un buon comportamento meccanico
dell’insieme “malta-trefolo”. Inoltre, le ridotte
dimensioni consentono, entro certi limiti, di
curvare i trefoli, per farli aderire alle superfici dei
pilastri in muratura da confinare.

SPERIMENTAZIONE
Al fine di indagare sull’efficacia del sistema di
rinforzo proposto in questa nota, sono state
realizzate in laboratorio alcune prove di
compressione su pilastrini in muratura di mattoni
pieni.
Il meccanismo di funzionamento della tecnica
di rinforzo proposta è noto e si basa sulla
variazione di sezione trasversale di elementi
compressi (Fig. 3). L’applicazione di un
cerchiaggio sulla superficie laterale dell’elemento
compresso è in grado di impedire tale dilatazione
trasversale determinando un sostanziale
incremento della capacità portante del pilastro in
muratura nei confronti dei carichi verticali di
compressione.
Le prove di schiacciamento sono state
precedute da una caratterizzazione meccanica dei
materiali utilizzati per la costruzione dei pilastrini
(malta e mattoni) e di quelli necessari per la
realizzazione del rinforzo (diverse tipologie di
fibre metalliche).

tratto da uno studio di Antonio Borri e Marco Corradi del dipartimento di Ingegneria Civile dell'Università di Perugia.