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Progetti di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale-Innovative Systems for the UpgRade of MasOnry structUres and Non sTructural elements. Periodo: 2019-2022

Responsabile: Prof. Lidia La Mendola

Obiettivi del progetto e descrizione delle attività

Il progetto PRIN-SURMOUNT ha l’obiettivo di promuovere lo sviluppo di tecniche innovative, da impiegare nell’ambito del recupero strutturale, per il miglioramento delle condizioni di sicurezza degli edifici esistenti in muratura. L’efficacia degli interventi di recupero risiede, in modo significativo, nella scelta dei materiali impiegati, poiché essi devono garantire adeguate prestazioni, minima invasività dell’intervento e massima compatibilità con il substrato su cui vengono applicati. I materiali compositi fibro-rinforzati a matrice inorganica FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix) rappresentano una promettente soluzione per il rinforzo strutturale degli elementi in muratura, ed è proprio in tale scenario che si collocano i principali obiettivi del progetto PRIN-SURMOUNT, di seguito elencati:

• miglioramento della sicurezza strutturale degli edifici in muratura, con particolare attenzione a quelli storici, al fine di tutelare il loro valore storico e architettonico mediante un intervento di rinforzo che garantisca la minima invasività;
• sviluppo di materiali FRCM in grado di soddisfare sia i requisiti di sicurezza che di eco-sostenibilità;
• valutazione delle indicazioni progettuali, ancora carenti per la maggior parte delle applicazioni, utili a favorire il rispetto della filosofia del minimo intervento, per gli edifici storici.

Le principali attività condotte dall’unità di ricerca di Palermo, riguardano lo studio teorico e sperimentale del legame di aderenza che si stabilisce tra il sistema di rinforzo FRCM ed il supporto in muratura. Lo scopo è quello di sviluppare delle formulazioni progettuali affidabili, che permettono di scegliere il materiale composito FRCM più adatto al tipo di substrato, calibrando al meglio il tipo e la quantità del rinforzo. Per questo motivo è stata condotta una campagna sperimentale, basata su prove di aderenza al supporto, finalizzata a valutare l’efficacia di due tipi di rinforzo BFRCM (Basalt Fiber Reinforced Cementitious Matrix) con malta a base cementizia e a base di calce, applicati a un supporto in muratura di calcarenite. I risultati sperimentali hanno permesso di valutare i parametri significativamente coinvolti nel problema dell’aderenza al supporto dei sistemi FRCM e soprattutto di sviluppare un modello numerico in grado di simulare la risposta meccanica di questi materiali compositi.

Un altro argomento cruciale, oggetto della ricerca, riguarda lo studio di tecniche di confinamento reversibili ed innovative. A tal fine si sta lavorando per lo sviluppo di modelli teorici predittivi, basati su risultati sperimentali, che consentano di progettare correttamente sistemi di confinamento con materiali FRCM per le colonne murarie.

 

Parole chiave

FRCM, aderenza, confinamento

Progetti di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale 2017 - Innovative Systems for the UpgRade of MasOnry structUres and Non sTructural elements. Period: 2019-2022.

Coordinator of Research Unit: Prof. Lidia La Mendola.

Objectives of the project and description of the activities

The project PRIN-SURMOUNT involves five Italian research units, aiming to promote the development of innovative techniques to improve the safety conditions of existing masonry buildings.

Material performances affected significantly the effectiveness of the strengthening systems. The strengthening systems must ensure adequate performance, minimal invasiveness of the intervention and maximum compatibility with the masonry substrate. The composite materials with inorganic matrix FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix) represent a promising solution for structural strengthening of the masonry elements. The main objectives of the PRIN-SURMOUNT project are:

• improvement of structural safety of the masonry buildings, with particular attention to historical buildings, in order to preserve the historical and architectural value through the minimum invasiveness;
• development of FRCM composites able to ensure both safety and eco-sustainability requirements;
• evaluation of the design procedures, in agreement with the philosophy of “minimum intervention”, for historic buildings.

The main activities carried out by the research unit of Palermo concern the theoretical and experimental study of the bond behaviour of the FRCM system and the masonry support. The aim is to develop reliable design formulations, which allow the selection of the best suitable FRCM composite material in function of the support nature, calibrating the type and quantity of the strengthening system.

An experimental campaign based on shear bond test was conducted, with the aim to assess the effectiveness of two types of BFRCM composites (Basalt Fiber Reinforced Cementitious Matrix) with cement-based and lime-based mortar, applied to a calcarenite masonry support. The experimental results allowed to evaluate the parameters significantly involved in the problem and to develop a numerical model capable of simulating the mechanical response of the FRCM composite materials.

The research unit of Palermo will provide experimental and theoretical studies aiming to evaluate the confining effect of different types of FRCM reinforcements on masonry columns (small and medium scale loaded in centred compression and/or eccentric compression) in terms of compressive strength and ultimate axial strain increase. Numerical analyses and analytical models will be developed in order to give design provisions.

 

Key words

FRCM, shear bond behaviour, masonry

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