Università degli Studi di BresciaUniversità degli Studi di ... · DELLA MURATURA 11.10.3.4 Moduli...

Muratura portante

Alessandra MariniUniversità degli Studi di BresciaUniversità degli Studi di Brescia

QUALIFICAZIONE DI MATERIALI E PRODOTTI PER USO STRUTTURALE SECONDO DM 14.01.2008

Laboratorio Prove Materiali – Dipartimento di Progettazione e TecnologieFacoltà di Ingegneria - Università di Bergamo

via Galvani 4 – 24044 Dalmine (BG), 5 Giugno 2008

11.10 MURATURA PORTANTE

La “muratura” è un materiale composto da elementi e malta. È t i t l i tt i ti h i h diff ti dÈ un eterogeneo, anisotropo le cui caratteristiche meccaniche sono differenti da quelle dei materiali costituenti.

Le norme tecniche si articolano nei seguenti punti:Le norme tecniche si articolano nei seguenti punti:

• 11.10.1 Elementi per muratura - Specifiche – Criteri di conformità- Prove di accettazione in cantiere

• 11.10.2 Malte per muratura

• 11 10 3 Determinazione dei parametri meccanici della muratura

- Prove di accettazione in cantiere- Caratteristiche meccaniche

11.10.3 Determinazione dei parametri meccanici della muratura

- Prove sperimentali - Stima delle caratteristiche meccaniche

Problema degli interventi su edifici esistenti

2/39Laboratorio Prove Materiali - Università di Bergamo - Dalmine (BG), 5 Giugno 2008

Problema degli interventi su edifici esistenti

11.10.1 ELEMENTI PER MURATURASpecifiche e conformità

Specifiche e conformità degli elementi per muratura

Gli elementi devono essere conformi alle norme europee armonizzate (UNI EN 771)e recare la Marcatura CE secondo il sistema di attestazione della conformitài di t ll t t b llindicato nella seguente tabella:

I sistemi 2+ e 4 prevedono un controllo di processo in stabilimento (F.P.C.) e test iniziali sulnuovo prodotto. Nel sistema 2+ il controllo di produzione in fabbrica è inoltre sottopostoall’approvazione ed alla sorveglianza continua di un ente di certificazione notificato.


pp g

11.10.1 ELEMENTI PER MURATURASpecifiche e conformità

Per le due categorie è prevista l’adozione di differenti coefficienti di sicurezza γm daapplicare nella valutazione della resistenza di progetto.

Gli elementi di categoria I hanno un controllo statistico che fornisce resistenzaGli elementi di categoria I hanno un controllo statistico che fornisce resistenzacaratteristica dichiarata a compressione riferita al frattile 5%, consentendol’adozione di coefficienti di sicurezza minori. Per questo, è richiesto un sistemadi attestazione della conformità più rigido.


di attestazione della conformità più rigido.

11.10.1 ELEMENTI PER MURATURA11.10.1.1 Prove di accettazione

Prove di accettazione

Il Direttore dei Lavori, in fase di accettazione, deve:

- accertarsi del possesso della Marcatura CE e richiedere al fornitoreil Certificato ovvero la Dichiarazione di Conformità alle norme europeearmonizzate della serie UNI EN 771.

- fare eseguire ulteriori prove di accettazione sugli elementi pervenutiin cantiere (alcune obbligatorie) e tutte le prove che ritenganecessarie ai fini dell’impiego specifico, secondo le metodologie diprova indicate nelle norme armonizzate.

di t i l ti h tt t i d l bili h i i i i i ti- curare, mediante sigle, etichettature indelebili, che i campioni inviatiper le prove ai laboratori siano quelli prelevati in cantiere conindicazioni precise sulla fornitura e sulla posizione che nella muraturaocc pa la fornit ra medesima


occupa la fornitura medesima.

11.10.1 ELEMENTI PER MURATURA11.10.1.1 Prove di accettazione

11.10.1.1.1 Resistenza a compressione degli elementi resistenti(P bbli t i )(Prova obbligatoria)

Il controllo di accettazione in cantiere ha lo scopo di accertare che gli elementibbi l tt i ti h di hi t d l d ttabbiano le caratteristiche dichiarate dal produttore.

Il controllo viene effettuato su almeno tre campioni costituiti ognuno da treelementi da sottoporre a prova di compressione (UNI EN 772-1:2002).Per ogni campione si ordinano le resistenze dei tre elementi in modo che sia:Per ogni campione si ordinano le resistenze dei tre elementi in modo che sia:

f1 < f2 < f3

il controllo è positivo solo nel caso risultino verificate le disuguaglianze:

(f f f )/ f(f1 + f2 + f3)/3 ≥ 1.2 fbk

f1 ≥ 0.9 fbk


essendo fbk la resistenza caratteristica a compressione dichiarata dal produttore.

11.10.1 MALTE PER MURATURASpecifiche e conformità

11.10.2.1 Malte a prestazione garantitaLa malta per muratura portante deveessere conforme alla normaarmonizzata UNI EN 998-2 e recare laMarcatura CE, secondo il sistema diattestazione della conformità indicato inTabella.

Le prestazioni meccaniche di una malta sono definite mediante la sua resistenza media acompressione fm, espressa in N/mmq, determinata secondo la UNI EN 1015:11:2007Per l’impiego in muratura portante non è ammesso l’impiego di malte con resistenza fm <Non rientrano in questa

l ifi i l lt ilp g p p g

2,5 N/mmq. classificazione le malte per il restauro (fm << 2,5 N/mmq)


11.10.1 MALTE PER MURATURA11.10.2.2 Malte a prestazione prescritta

11.10.2.2 Malte a composizione prescritta.L l i di lt i i itt d fi it i t llÈ una classificazione molto generica:Le classi di malte a composizione prescritta sono definite in rapporto alla composizione in volume secondo la tabella seguente:

È una classificazione molto generica:Legge 459 identifica la calce idraulica:

Naturale (NHL),P l i (NHZ)Pozzolanica (NHZ)Con cemento (NH)

ÈÈ necessario eseguire verifiche sperimentali

Malte di diverse proporzioni nella composizione sperimentate secondo UNIMalte di diverse proporzioni nella composizione, sperimentate secondo UNIEN 1015-11:2007, possono essere ritenute equivalenti a quelle indicatequalora la loro resistenza media a compressione non risulti inferiore a quantoprevisto in tabella 11 10 III


previsto in tabella 11.10.III.

11.10.3 DETERMINAZIONE DEI PARAMETRI MECCANICI DELLA MURATURA

Le proprietà fondamentali in base alle quali si classifica una muratura sono:

- la resistenza caratteristica a compressione fk,la resistenza caratteristica a compressione fk, - la resistenza caratteristica a taglio in assenza di azione assiale fvk0, - l modulo di elasticità normale secante E, - il modulo di elasticità tangenziale secante G.g

• fk e fvk0 sono determinate o per via sperimentale su campioni di muro o,l li it i i i f i d ll i tà d i ti tili dcon alcune limitazioni, in funzione delle proprietà dei componenti utilizzando

apposite tabelle.

• In ogni caso quando è richiesto un valore di fk maggiore o uguale a 8 MPa• In ogni caso, quando è richiesto un valore di fk maggiore o uguale a 8 MPasi deve controllare il valore di fk, mediante prove sperimentali



11.10.3.1 Resistenza caratteristica a compressione fk11 10 3 1 1 Determinazione sperimentale11.10.3.1.1 Determinazione sperimentale

Si determina su n muretti (n ≥ 6) aventi le T=20°C; UR 70%

stesse caratteristiche della muratura inesame e con le seguenti caratteristiche:- altezza (L): almeno tre corsi di elementi;

l h (b) d l h di bl L

strati di malta piastre rigide

- lunghezza (b) ≥ due lunghezze di blocco;- altezza/spessore (L/t) = 2.4÷ 5.

- finitura con due strati di malta oppure con b

L

tfinitura con due strati di malta oppure condue piastre metalliche rettificate.- stagionatura di 28 giorni a 20 °C, UR 70%.

L i t tt i ti è d t d ll l i f f k

b

La resistenza caratteristica è data dalla relazione: fk = fm – ksdove: fm = resistenza media; s = stima dello scarto;k funzione del numero di prove:



Prova di compressione i l t


assiale su muratura.


Si procede inoltre alla verifica dei componenti:MALTA 3 i i i ti i 40 40 160 d tt fl i i di- MALTA: n. 3 provini prismatici 40x40x160 mm da sottoporre a flessione, e quindi

a compressione sulle 6 metà risultanti (UNI EN 998-2).

P Fl i P iProva a Flessione Prova a compressione

È bene aggiungere prove su cilindri o su

i i 4 4 8prismi 4x4x8cm

- ELEMENTI RESISTENTI: n. 10 elementi da sottoporre a compressione condirezione del carico normale al letto di posa


direzione del carico normale al letto di posa.


11.10.3.1.2 Stima della resistenza a compressioneIn sede di progetto, il valore di fk di murature in elementi artificiali pieni osemipieni può essere dedotto dalle caratteristiche dei materiali componenti (*):

(*) solo per murature aventi giunti orizzontali e verticali riempiti di malta, aventi spessore 5<s<15 mm.


( ) p g p p


Nel caso di murature in elementi naturali si procede analogamente, avendo curadi adottare per la resistenza caratteristica a compressione dell’elemento fbk ildi adottare per la resistenza caratteristica a compressione dell elemento fbk ilvalore:

fbk = 0.75 fbm

dove fbm rappresenta la resistenza media a compressione degli elementi in pietra squadrata.



11.10.3.2 Resistenza caratteristica a taglio in assenza di tensioni normali

11.10.3.2.1 Determinazione sperimentale della resistenza a taglioSi determina su n campioni (n ≥ 6), facendo riferimento alle UNI EN 1052-3 e UNI EN 1052-4su triplette.

La resistenza caratteristica fvk0 sarà dedotta dalla resistenza media fvm, ottenuta dai risultatidelle prove, mediante la relazione:

fvk0 = 0 7 fvmfvk0 0.7 fvm



Resistenza caratteristica a taglio in assenza di tensioni normaliLa resistenza caratteristica sperimentale a taglio può essere valutata con prove di compressione diagonale su n muretti (n >= 6), seguendo, sia per la confezione che per la prova, le modalità indicate in normative di comprovata

liditàvalidità.



11.10.3.2.2 Stima della resistenza a taglio in assenza di tensioninormalinormaliIn sede di progetto, per murature con elementi artificiali pieni o semipieni oin pietra naturale squadrata, il valore di fvk0 può essere dedotto dalla res. acompressione dei materiali costit enti (*)compressione dei materiali costituenti (*).


(*) solo per murature aventi giunti orizzontali e verticali riempiti di malta, aventi spessore 5<s<15 mm.


11.10.3.3 Stima della resistenza caratteristica a taglio

In presenza di tensioni di compressione, la resistenza caratteristica a tagliodella muratura fvk aumenta e può essere ricavata tramite la relazione:

fvk = fvk0 + 0 4 σnfvk = fvk0 + 0,4 σndove:fvk0: resistenza caratteristica a taglio in assenza di carichi verticali;σn: tensione normale media dovuta ai carichi verticali agenti nella sezione di verifica.g

Per elementi artificiali semipieni o forati si verifica inoltre:fvk ≤ fvk lim = 1 4 fbk*fvk ≤ fvk,lim 1,4 fbk

dove:fvk,lim: valore limite che può essere impiegata nel calcolo;fbk* valore caratteristico della resistenza degli elementi

in direzione orizzontale e nel piano del muro, dedotto dalla resistenza media f bm (ricavata da prove su almeno 6 campioni - UNI EN 771) mediante la relazione:

f bk* = 0 7 f bm


f bk 0,7 f bm.

Ulteriori prove secondo UNI EN 1052-3Determinazione della resistenza iniziale a taglioDeterminazione della resistenza iniziale a taglio

Valutazione sperimentale della resistenza caratteristica a taglio fvk inpresenza di tensioni di compressione

.

fvi

fvoi αi

fpi



11.10.3.4 Moduli di elasticità secanti

Valutazione sperimentalepIl modulo di elasticità normale secante della muratura è valutatosperimentalmente su n muretti (n ≥ 6) in conformità con le norme UNI EN1052-1:2001.

StimaIn sede di progetto, in mancanza di determinazione sperimentale, nei calcolip g , p ,possono essere assunti i seguenti valori:

- modulo di elasticità normale secante: E = 1000 fk- modulo di elasticità tangenziale secante: G = 0.4 E


Ulteriori prove secondo UNI EN 1052-2Determinazione della resistenza a flessioneDeterminazione della resistenza a flessione

Utile per le verifiche sismiche per la valutazione dei

- Applicazione di un precarico verticale.

meccanismi di flessione fuori piano delle murature

pp p

- Prove a flessione su 4 punti dopo 28 giorni dal confezionamento.

- Almeno cinque campioni per ognuno dei due principali assi di carico (piano di


rottura parallelo o perpendicolare ai giunti orizzontali)

Ulteriori prove secondo UNI EN 1052-5Determinazione della resistenza all’adesione con il metodo a

strappostrappo

Si calcola la resistenza all’adesione della superficie di intefacciaSi calcola la resistenza all adesione della superficie di intefaccia.

Provino rigidamente vincolato con una morsa applicata in sommità. Si applica unmomento flettente alla morsa finché non si verifica il distacco dell’elemento


superiore.

Ulteriori prove Duttilità Murature

σme

Utile per le verifiche sismiche per la valutazione

60000.00

70000.00

pdella capacità di rotazione delle cerniere

30000.00

40000.00

50000.00

Car

ico

[kg]

0.00

10000.00

20000.00

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80


Deformazioni [%](perpendicolari al carico)

8 COSTRUZIONI ESISTENTI

8.6 MATERIALI• materiali previsti dalle norme;• materiali previsti dalle norme;• materiali non tradizionali (nel rispetto di documenti di comprovata validità);• materiale analogo a quello originario (purché durevole e di idoneecaratteristiche meccaniche)caratteristiche meccaniche)

8 5 3 CARATTERIZZAZIONE MECCANICA DEI MATERIALI8.5.3 CARATTERIZZAZIONE MECCANICA DEI MATERIALI

• documentazione già disponibile;• verifiche situ;• indagini sperimentali in laboratorio.

I valori delle resistenze meccaniche dei materiali vengono valutati sulla basedelle prove effettuate sulla struttura e prescindono dalle classi discretizzatepreviste nelle norme per le nuove costruzioni.


8 COSTRUZIONI ESISTENTI

8.5.3 … Programmazione e progetto delle indagini diagnostiche:

• le indagini diagnostiche dovranno essere motivate (indicazione delti di / d l t di i i i tifi i d ll fi litàtipo di prova e/o del punto di ispezione e giustificazione della finalitàdella prova)

• dovrà essere considerato l’impatto della prova in termini dip pconservazione del bene (prove non distruttive - prove semi distruttive -prove distruttive).

8.5.4 LIVELLI DI CONOSCENZA E FATTORI DI CONFIDENZA

In base agli approfondimenti effettuati vengono individuati i “livelli diconoscenza” e definiti i fattori di confidenza, da utilizzare come ulterioricoefficienti parziali di sicurezza.


coefficienti parziali di sicurezza.

MURATURE ESISTENTIIndagini diagnostiche

Indagini in CANTIERE

TERMOGRAFIA

Si impiega una telecamera sensibileall’infrarosso che legge il flusso di energiaemesso da una superficie e lo elabora inimmagine.

Dal differente comportamento termico deicomponenti è possibile identificare:

-Tessitura muraria,- discontinuità nella tessitura.

Utile nel progetto delle indagini diagnosticheper l’identificazione dei punti di indagine




ENDOSCOPIE

Ispezione delle murature con ripresa fotografica per la verifica della consistenza muraria.




MONITORAGGIO del fuori piombo, dell’apertura di fessura…‐ Operazione necessaria per la verifica della presenza di cedimenti in atto.P i d t d l’i t t di‐ Prima durante e dopo l’intervento di recupero.

s s s

Progressione Progressione P i i i i l tt t t

Progressione accelerata

Quadro fessurativo in

Progressione Ritardata

Quadro fessurativo in

Progressione inizialmente uniforme, poi stabile

Quadro fessurativo


evoluzione evoluzioneQuadro fessurativo

stabilizzato



MONITORAGGIO del fuori piombo

Telecordinometro




MONITORAGGIO dell’apertura di fessura




INDAGINI ULTRASONICHE

Utile per determinare lo stato diaggregazione di materiali all’internodella compagine muraria.

Si stima il modulo elastico eresistenza a partire dalla misuradella velocità di trasmissione edell’intensità di ricezione delle ondeelastiche all’interno della parete.(L l ità di t i i t(La velocità di trasmissione aumentacon la densità del mezzo).

Ok per murature omogenee


Ok per murature omogenee.



INDAGINI SONICHE

Utile per determinare lo stato diaggregazione di materiali all’internodella compagine muraria.

Si stima il modulo elastico eresistenza a partire dalla misuradella velocità di propagazione divibrazioni indotte con colpomeccanico

Ok per murature omogenee.




L i t l il d f bilità

MARTINETTI PIATTI

La prova consiste nel rilevare deformabilità eresistenza della muratura applicando unostato di sforzo monoassiale.

Per la procedura di prova si fa riferimento allanorma americana ASTM C 1197:1997.- Il carico viene applicato utilizzando 2- Il carico viene applicato utilizzando 2martinetti idraulici piatti, inseriti in tascherealizzate nella muratura;- Sulla superficie della muratura vengonoSulla superficie della muratura vengonofissate coppie di borchie di riferimento eviene rilevato lo spostamento relativo.Mediante comparatore millesimale.


p



- la pressione applicata alla muratura peff

MARTINETTI PIATTI

- la pressione applicata alla muratura peffdipende dalla rigidezza del martinetto km

(ricavata in laboratorio) e dal rapporto tral’area del martinetto Am e l’area della tascal area del martinetto Am e l area della tascaAt:

peff = pm km Am/At

dove: pm è la pressione nel circuitoidraulico.

- Si può inoltre stimare lo stato di sforzopreesistente.




PROVE PENETROMETRICHE

Si tratta di uno sclerometro opportunamente tarato e Eppstrumentato.

Mediante curve di correlazione è 10

12

14

AD

INFI

SS

ION

Em

]Mediante curve di correlazione è possibile stimare la resistenza del giunto di malta dal numero di colpi necessario per infiggere di una

4

6

8

EN

ZA M

ED

IA A

[n°c

olpi

/cm

necessario per infiggere di una quantità prefissata la punta nel giunto di malta.

2

0

2

0 2 4 6 8 10

RE

SIS

TE


R2 = 0.8251RESISTENZA MEDIA A COMPRESSIONE[MPa]



COMPRESSIONE DIAGONALE



Indagini di LABORATORIO

PROVE CHIMICHEUtili a classificare i componenti della muratura, in particolare per lacaratterizzazione della malta.

PROVE BIOLOGICHEUtili a verificare lo stato di degrado della muratura.

PROVE FISICHEUtili a verificare lo stato di degrado della muratura e per sceglieregli opportuni trattamenti di consolidamento superficiale (massavolumica, porosità reale, coeff. Di imbibizione, gelività, umidità).volumica, porosità reale, coeff. Di imbibizione, gelività, umidità).

PROVE MECCANICHECaratteristiche meccaniche dei materiali costituenti (malta ed elementi)


Caratteristiche meccaniche dei materiali costituenti (malta ed elementi)


Indagini di laboratorio

PROVE DI COMPRESSIONESU PORZIONI DI MURATURAPRELEVATE IN CANTIERE

Per la verifica della resistenza a compressione dellemurature esistenti.

Questa prova è in generale SCONSIGLIATA acausa:

- della distruttività della prova;- della difficoltà di prelievo, conservazione etrasporto del campione;trasporto del campione;- della poca rappresentatività delle realicondizioni di confinamento e di vincolo dellamuratura reale


muratura reale.

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