Le Volte in muratura

Analisi, Modellazione e Rinforzo con FRP
I materiali compositi - La muratura: archi e volte - Modellazione DEM e comportamento strutturale - Consolidamento e rinforzo con tecnica FRP (CNR-DT 200/2004) - Esempi di calcolo - Casi applicativi

Il presente testo consiste in un primo excursus sull'introduzione dei materiali compositi e la muratura portante, in particolar modo le loro applicazioni in campo edile, nonché il rinforzo e il consolidamento degli archi e delle strutture voltate in muratura.

I materiali compositi fibrorinforzati sono una delle tecnologie innovative, meno invasive e più prestazionali, maggiormente utilizzate per il patrimonio edilizio esistente.
La fibra in carbonio, vetro o arammide e tutte le altre tipologie esistenti sul mercato rappresentano la migliore e la più valida alternativa nel campo del rinforzo e del consolidamento strutturale, anche ai fini di migliorare e adeguare sismicamente una struttura: sono, infatti, la tecnica di recupero più impiegata laddove, negli ultimi anni, in Italia si sono verificati eventi sismici che hanno causato la fatiscenza di molti fabbricati industriali, agricoli e case di civile abitazione.

A differenza delle credenze popolari, queste tecniche non risultano essere più onerose di quelle tradizionali, in quanto non richiedono particolari lavorazioni, non sono invasive e sono facilmente adattabili a qualsiasi tipo di superficie: offrono notevoli vantaggi dal punto di vista prestazionale e possono essere impiegati su strutture portanti in cemento armato, in legno, in acciaio e in muratura.

Il riferimento normativo su cui il progettista deve basarsi è il DT 200/2004 (per le strutture in c.a. e in muratura) redatto dal CNR; esistono, poi, molte linee guida su come comportarsi per altre tipologie strutturali.

Il consolidamento strutturale di archi e volte in muratura, di cui si parla nel libro, può venire eseguito grazie a questi materiali; infatti, la loro non invasività permette un intervento di rinforzo senza pregiudicare la storicità e la bellezza architettonica di queste strutture, ma anche senza apportare nuove masse e nuovi carichi che in campo sismico sarebbero molto svantaggiosi.

Ogni tipologia di volta possiede il proprio comportamento strutturale, e in base a ciò si diversifica anche l'applicazione dei materiali compositi, che deve essere curata in ogni aspetto, in particolare nei riguardi dell'aderenza al supporto murario, che è l'aspetto principale su cui si basa l'intera gamma di questi prodotti innovativi.

NOTE SUL SOFTWARE INCLUSO
Il software incluso gestisce delle utilità per approfondire gli argomenti esposti nel testo e per verificare il linguaggio tecnico acquisito e l'apprendimento degli argomenti analizzati.
Utilità gestite dal software: Glossario (principali termini tecnico-normativi); F.A.Q. (domande e risposte più frequenti); Test iniziale (verifica formazione di base); Test finale (verifica concetti analizzati).

Requisiti hardware e software: processore da 2.00 GHz; MS Windows XP/Vista/7/8 (per utenti MS Windows Vista/7/8 sono necessari i privilegi di "amministratore"); 250 MB liberi sull'HDD; 1 GB di RAM.

Alberto Pecchenino, Ingegnere edile, laureato al Politecnico di Torino. Collabora con la Building Improving di Milano, impresa che opera nel campo dei materiali compositi e della loro applicazione in ambito edilizio.

Indice
1. I MATERIALI COMPOSITI
1.1. Generalità
1.2. Tecnologie di produzione
1.2.1. Lo stampaggio a contatto
1.2.2. La tecnologia a spruzzo
1.2.3. Bag Molding
1.2.4. RTM - Resin Transfer Molding
1.2.5. Il processo di pultrusione
1.3. Cenni di meccanica nei compositi
1.4. Le applicazioni in campo edile
1.4.1. Applicazione su struttura in c.a.
1.4.2. Applicazione su struttura in legno
1.4.3. Applicazione su strutture in muratura portante

2. LA MURATURA
2.1. Considerazioni generali e classificazione
2.2. Le malte
2.2.1. I leganti
2.2.2. Gli inerti
2.2.3. L'acqua
2.3. Le proprietà meccaniche delle murature
2.3.1. La compressione semplice
2.3.2. Il taglio
2.4. La normativa italiana
2.5. Le strutture in muratura

3. ARCHI IN MURATURA
3.1. Breve introduzione
3.2. Terminologia di base e tipologie
3.3. Evoluzione del calcolo dell'arco
3.3.1. Il problema del proporzionamento dei piedritti
3.3.2. La stabilità dell'arco: curva delle pressioni
3.3.3. La forma dell'arco
3.4. Approccio alla modellazione FEM

4. VOLTE IN MURATURA
4.1. Le tipologie: comportamento strutturale
4.1.1. La volta a botte
4.1.2. Le cupole
4.1.3. La volta a crociera
4.1.4. La volta a padiglione
4.2. Analisi del quadro fessurativo

5. IL CONSOLIDAMENTO DELLE VOLTE IN MURATURA MEDIANTE FRP
5.1. Le linee guida e i riferimenti normativi
5.1.1. "Cosa fare" e "cosa non fare"
5.1.2. Volte a semplice curvatura
5.1.3. Volte a doppia curvatura
5.2. Schemi tipologici dei rinforzi FRP su archi e volte
5.2.1. La volta a botte
5.2.2. La cupola
5.2.3. La volta a crociera
5.2.4. La volta a vela
5.2.5. La volta a padiglione
5.2.6. Connessioni e ancoraggi
5.2.7. Esempio di rinforzo su una struttura voltata complessa
5.3. Breve approccio alla modellazione FEM
5.4. Metodi semplificati ed esempi di calcolo
5.4.1. Esempio n. 1 - Rinforzo di una volta a crociera a pianta rettangolare
5.4.2. Esempio n. 2 - Rinforzo di una cupola semicircolare
5.4.3. Esempio n. 3 - Consolidamento di una volta a padiglione
5.4.4. Esempio n. 4 - Rinforzo di un arco in muratura
5.5. Influenza del rinforzo FRP nelle volte in muratura
5.5.1. Meccanismi di rottura della struttura rinforzata
5.5.2. Il problema del "debonding"

6. CASI APPLICATIVI
6.1. Rinforzo di volte a crociera, ex monastero di S. Paolo d'Argon (BG)
6.2. Rinforzo di cupole, opificio di Biella (BI)
6.3. Rinforzo di volte a padiglione, villa residenziale di Alessandria (AL)
6.4. Rinforzo strutturale di volta a botte, Milano (MI)
6.5. Rinforzo strutturale di volta a crociera, Pavia (PV)
6.6. Consolidamento di arco in muratura, Verona (VR)

7. BIBLIOGRAFIA

8. INSTALLAZIONE DEL SOFTWARE INCLUSO
8.1. Note sul software incluso
8.2. Requisiti hardware e software
8.3. Download del software e richiesta della password di attivazione
8.4. Installazione ed attivazione del software