Prove Martinetti Piatti
Normativa di riferimento:
RILEM MDT.D.4:2004 - In-situ stress tests based on the flat jack.
RILEM MDT.D.5. In-situ stress-strain behaviour tests based on the flat jack.
ASTM C 1196 - Standard test method for In situ compressive stress within solid unit masonry estimated using flatjack measurements.
ASTM C1197 - Standard test method for in-situ measurement of masonry deformability properties using the flatjack method
Scopo delle prova:
Determinazione dello sforzo di compressione agente nella struttura muraria.
Livello di conoscenza acquisito (da indicazioni contenute nella Circolare Esplicativa 7/2019 delle NTC18):
LC3
Martinetto piatto singolo: descrizione della prova
La determinazione dello sforzo di compressione nella muratura è legata alla variazione dello stato tensionale in un punto della struttura, per effetto di un taglio eseguito in corrispondenza del giunto di malta. La liberazione delle tensioni provoca una chiusura del taglio che viene rilevata misurando la convergenza tra due punti posti in posizione simmetrica rispetto al taglio. In sintesi questi sono i principi alla base della prova con martinetto piatto singolo.
Un sottile martinetto piatto delle stesse dimensioni del taglio praticato viene inserito all’interno della muratura e messo sotto pressione in modo graduale fino ad annullare la convergenza misurata in precedenza. In queste condizioni, la pressione all’interno del martinetto è pari alla sollecitazione preesistente nella muratura, a meno di due fattori correttivi.
La procedura di prove prevede che vengano inizialmente installate le basi di misura per coppie di punti, poste simmetricamente rispetto al taglio da realizzare nel muro. Si esegue il taglio perpendicolarmente alla superficie della muratura mediante moto-troncatrice dotata di disco eccentrico. In una struttura di mattoni il taglio può essere eseguito facilmente nel corso di malta tra due file di mattoni. In quella in pietra, con corsi di malta molto sottili oppure irregolari, è preferibile eseguire il taglio direttamente nei corsi di pietra.
Installazione delle basi di misura e esecuzione del taglio
Il rilascio delle tensioni si manifesta attraverso la chiusura parziale del taglio ed è rilevabile attraverso la riduzione delle distanze delle basi di misura precedentemente incollate. Un sottile martinetto piatto viene inserito all’interno del taglio e viene incrementata gradualmente la pressione fino a ripristinare le distanze misurate inizialmente. Successivamente la pressione interna al martinetto viene gradualmente decrementata fino al valore zero. Durante la fase di carico la pressione trasmessa dalla pompa al martinetto deve aumentare gradualmente con passi di carico di 1 bar, in modo da valutare la distribuzione degli sforzi nelle murature, soprattutto quelle irregolari, a seguito dell’interazione tra conci e giunti di malta. Capita spesso che, a causa della disomogeneità della muratura prima o dopo il taglio, si verifichino distribuzioni non simmetriche degli stati di sforzo.
Inserimento martinetto e incremento della pressione nel martinetto.
Rappresentazione schematica delle variazione delle distanza fra le basi di misura per diversi livelli di pressione nel martinetto
In queste condizioni, la pressione all’interno del martinetto è pari alla sollecitazione preesistente nella muratura, a meno di due coefficienti relativi al fattore di forma del martinetto piatto e al rapporto tra l’area del taglio e l’area del martinetto.
Il valore dello stato di sforzo in situ vale pertanto:
Dove:
P = Pressione erogata ai martinetti in Mpa o N/mm2;
Km= è una costante adimensionale che rappresenta le proprietà geometriche e di rigidezza del martinetto, di solito inferiori a 1;
Am = Area del martinetto;
At = Valore medio delle 2 aree di taglio
Martinetti piatti doppi: descrizione della prova
Se la prova viene eseguita in corrispondenza di quella con il martinetto piatto singolo, verrà inserito un secondo martinetto analogo al primo, ad una distanza di 40-50 cm. I due martinetti piatti doppi in pressione delimitano una zona di muratura sottoposta sostanzialmente a compressione mono-assiale, in direzione normale al piano di posa dei mattoni. Si effettuano cicli di carico e scarico a livelli di sollecitazione sempre crescenti fino a raggiungere il valore di prima fessurazione di muratura (se il carico di contrasto lo permette). Anche in questo caso si adottano passi di carico pari di non più di 2 bar per poter individuare comportamenti anomali in murature disomogenee sottoposte a cicli di compressione (effetti dovuti all’ingranamento dei conci lapidei).
Rappresentazione schematica dei due martinetti inseriti nella muratura
La misurazione degli spostamenti si effettua o con deformometro digitale removibile che misura la distanza tra le basi di misura fissate sulla muratura, o con strumentazione elettronica, per esempio con trasduttori di spostamento, montati sulla superficie del muro tra i martinetti. Il sistema registrerà le misurazioni per un numero definito di intervalli oppure, continuamente, tramite un sistema di acquisizione dati. Almeno 4 basi di misura vengono installate sulla faccia libera del campione e forniscono un quadro completo del comportamento deformativo della muratura in direzione assiale e trasversale.
Applicazione dei cicli di carico e scarico durante lo svolgimento della prova e relativo diagramma sforzo-defromazioni.
Il modulo elastico si calcola in genere sul diagramma inviluppo dei passi di carico in corrispondenza del tratto lineare del diagramma sforzo-deformazione, eliminando i primi passi di carico (in presenza di "locking"), poiché occorre attendere che tutto il pannello sia posto sotto carico. Analiticamente il modulo elastico si calcola attraverso la seguente relazione:
Il coefficiente di contrazione trasversale si determina seconda la seguente relazione:
Esempio di diagramma sforzo-deformazione relativo allo svolgimento di prova con martinetti piatti doppi in muratura
regolare di mattoni e malta.
È importante sottolineare come nel caso di edifici bassi (1 o 2 piani) lo svolgimento della prova sia difficile se non impossibile, a causa della mancanza di contrasto superiore legato ai bassi valori dello sforzo presente nella muratura. In questo caso la prova con i due martinetti può essere svolta con carichi molto bassi, traendo informazioni esclusivamente sui parametri elastici.
