Le costruzioni in muratura costituiscono la maggior parte del patrimonio esistente italiano e hanno mostrato una notevole vulnerabilità nei recenti eventi sismici del 2009 a l'Aquila, del 2012 in Emilia, del 2016-2017 in Italia Centrale. La risposta al terremoto delle strutture murarie storiche è caratterizzata da una gerarchia di meccanismi. Qualora la qualità della muratura sia sufficiente a escludere disgregazioni, è necessario curare i collegamenti per giungere a un comportamento scatolare, caratterizzato da maggiori resistenza e robustezza, nonché da una capacità portante residua nei confronti dei carichi di gravità. La maniera di minor costo e di più rapida esecuzione per realizzare i collegamenti è mediante tirantature. La progettazione delle tirantature avviene tuttavia con procedure convenzionali che assumono valori del fattore di comportamento non sempre giustificati dalla capacità di spostamento dei tiranti. Infatti la consuetudine di impiegare barre di acciaio al carbonio filetatte solo all'estremità comporta una notevole riduzione della duttilità dell'elemento strutturale. Il progetto di ricerca si propone quindi di vagliare soluzioni di intervento alternative ma di semplice implementazione, quali l'impiego della filettatura sull'intera lunghezza e/o il ricorso a materiali caratterizzati da un incrudimento più spiccato. Queste soluzioni saranno validate sperimentalmente misurando l'intera curva forza-spostamento. Saranno quindi implementate in un modello dinamico non lineare con danneggiamento, che tenga conto della risposta ciclica della muratura di capochiave. In questo modo si potranno fornire procedure di calcolo semplificate, ma con valori del fattore di comportamento e del fattore di sovraresistenza che siano giustificati dal comportamento fisico del problema in esame.
L'innovatività della ricerca e le potenzialità di realizzare un avanzamento delle conoscenze, rispetto allo stato dell'arte, sono illustrate con riferimento ai quattro Task individuati nella precedente sezione.
Possibilità in termini di soluzioni esecutive e di materiali da impiegare
La soluzione esecutiva finora largamente impiegata è stata il ricorso a barre lisce filettate alle estremità realizzate con acciaio al carbonio. La ricerca si propone invece di indagare barre interamente filettate e/o realizzate con materiali caratterizzati da un più marcato incrudimento e da allungamenti a rottura più marcati. Tali materiali presentano anche caratteristiche di maggiore durabilità, di grande interesse per l'edilizia storica ed eventi dai lunghi periodi di ritorno come i terremoti. D'altro canto le soluzioni ipotizzate si presentano di facile esecuzione, senza richiedere il ricorso a lavorazioni onerose in termini di costi e di tempi, che difficilmente si affermerebbero nella pratica di cantiere. La possibilità di far ricorso a materiali più duttili comporta la possibilità di ridurre le sezioni resistenti e conseguentemente i costi. In conclusione, l¿adozione di soluzioni innovative in alcuni casi può risultare vantaggiosa anche economicamente.
Validazione sperimentale
La sperimentazione sui tiranti è stata finora scarsa e concentrata prevalentemente sui parametri di resistenza. La ricerca proposta consentirebbe di indagare in laboratorio barre interamente filettate, realizzate con materiali diversi dall'acciaio al carbonio, indagandone la curva forza-spostamento completa, nonché le connessioni fra materiali diversi e l'opportunità di impiegare un doppio dado di estremità.
Modellazione dinamica
La progettazione degli interventi di incatenamento avviene oggi sulla base di procedure convenzionali che assumono valori del fattore di comportamento non necessariamente realistici. La messa a punto di un modello dinamico permetterebbe una rappresentazione più fedele del fenomeno fisico, transitorio, non lineare e con danneggiamento. Rispetto a precedenti contributi del gruppo di ricerca, il progetto in esame consentirebbe di tener conto dell'incrudimento del tirante e del comportamento ciclico della muratura di capochiave.
Modellazione statica equivalente
La disponibilità del modello dinamico sviluppato nell'ambito del progetto di ricerca permetterebbe di calibrare i fattori di comportamento da assumere nelle analisi statiche equivalenti in funzione dell'allungamento ultimo del tirante. Consentirebbe anche di affinare i fattori di sovraresistenza da adottare per la verifica in capacità della muratura di capochiave. In questo modo sarebbe possibile concentrare il danneggiamento sul tirante in senso stretto, più semplice da sostituire, o addirittura accoppiare spezzoni di tirante di materiali diversi con elementi di sacrificio realizzati con elementi plastici.