La prova con martinetto piatto è una prova semi-distruttiva che può essere svolta con martinetto piatto singolo o martinetti piatti doppi. Prima va eseguita la prova con martinetto piatto singolo, utile per determinare lo stato tensionale della muratura esistente in esame; successivamente viene svolta la prova con martinetti piatti doppi per determinare le caratteristiche meccaniche della muratura: fm , τ0 , E , G.
La prova con i martinetti consiste nell’effettuare un taglio di 4mm di spessore all’interno dei giunti di malta della muratura, mediante una troncatrice idraulica ad utensile diamantato, nel quale viene inserito un martinetto. I martinetti vengono pressurizzati mediante una pompa manuale e la pressione viene misurata con un manometro di precisione. Tramite la collocazione di punti di controllo e la misurazione della loro distanza attraverso estensimetri è possibile ricavare gli spostamenti per ogni gradino di carico della prova.
Il martinetto piatto utilizzato per la prova è una cella di carico azionata idraulicamente, in acciaio ad alta resistenza, di forma semicircolare allungata, caratterizzato da un certo valore di Km.
Il coefficiente di taratura Km definisce l’efficacia di
ogni martinetto, ossia la riduzione della spinta rispetto alla massima teoricamente raggiungibile, tenuto conto di due fattori: la rigidezza dei bordi e le eventuali deformazioni irreversibili indotte dalle prove precedenti.
È stata utilizzata una pompa manuale, del tipo visibile in figura:
Per la misura degli spostamenti dei punti di controllo è stato utilizzato un deformometro millesimale con comparatore elettronico digitale, costituito da una barra in acciaio alle cui estremità sono montate due testine munite di punte coniche. Una testina è fissa, mentre l’altra è libera di scorrere. Tali punte coniche vengono inserite nei fori dei dischetti usati come punti di controllo. Sono state eseguite due prove, sia con martinetto singolo che doppio, su due tipologie di maschi murari: uno costituito da muratura in pietra a conci sbozzati e l’altro costituito da muratura in mattoni pieni e malta di calce.
74
3.3.1 Prove con martinetto singolo
Lo scopo della prova con martinetto singolo è quello di determinare lo stato tensionale in una determinata zona della parete muraria.
Viene eseguito un taglio mediante una troncatrice idraulica e, a seguito del rilascio delle tensioni dovuto al taglio, si ha un avvicinamento delle due porzioni a cavallo della linea di taglio. Pressurizzando il martinetto, si cerca di riportare la muratura circostante alle condizioni antecedenti il taglio. Tale operazione viene svolta con incrementi di pressione e per ogni incremento viene misurata e annotata la distanza tra i riscontri metallici di riferimento, fino a quando per ciascuna coppia di riferimenti il valore della distanza misurata non ritorna a coincidere con il valore letto prima che venisse effettuato il taglio.
In particolare, è stata adottata la seguente procedura:
- posizionamento dei dischetti metallici usati come punti di controllo nella zona sovrastante e sottostante la linea in corrispondenza della quale verrà fatto il primo taglio; - annotazione delle distanze, misurate con il distanziometro, tra le coppie di dischetti posti
a cavallo della medesima linea;
- esecuzione del taglio, perpendicolarmente alla superficie della parete muraria e all’interno del giunto di malta scelto, con conseguente alterazione dello stato tensionale della muratura;
- inserimento del martinetto piatto all’interno della cavità creata dal taglio;
- ripristino dello stato tensionale, facendo fluire olio in pressione all’interno del martinetto mediante pompa idraulica.
La tensione di esercizio in sito è calcolata mediante la seguente espressione:
𝜎𝑣= 𝑃⋅
𝐴𝑚 𝐴𝑡
⋅ 𝐾𝑚 Dove:
- σv = tensione verticale di esercizio in sito;
- P = pressione di ripristino delle condizioni della muratura antecedenti il taglio; - Am = area del martinetto
- At = area del taglio
75
Di seguito si riportano due immagini relative alle prove con martinetto singolo sulle murature a conci sbozzati e in mattoni pieni con malta di calce:
MP1 MP2
Figura 131: Martinetto singolo su muratura a conci sbozzati Figura 132: martinetto singolo su muratura in mattoni
Essendo risultata una pressione di esercizio pari a: - Conci sbozzati: P = 2,5 bar
- Mattoni pieni e malta di calce: P = 3,5 bar
allora il valore della tensione di esercizio, calcolato con la formula precedente, è risultato pari a:
Tipo di muratura
σ
Conci sbozzati 0,20 [N/mm2]
76
3.3.2 Prove con martinetto doppio
Dopo aver ottenuto i dati relativi al carico di esercizio, è stata eseguita la prova con martinetto doppio per misurare la resistenza a compressione.
Sono state eseguite le seguenti operazioni:
- posizionamento di ulteriori dischetti metallici, ad una quota maggiore di circa 30cm rispetto a quelli posizionati in precedenza superiormente nella zona a cavallo del primo taglio;
- esecuzione del taglio, ad una quota maggiore rispetto al primo taglio di circa 45/50cm; - inserimento del martinetto piatto all’interno della cavità creata dal taglio;
- pressurizzazione contemporanea dei due martinetti, mediante la pompa idraulica a cui sono collegati, in modo da comprimere la porzione di muratura compresa fra i 2 tagli; - misurazione delle distanze tra i punti di controllo per ogni gradino di carico (consentendo
prima di ogni incremento di carico una certa stabilizzazione delle deformazioni) ricavando così le deformazioni assiali e trasversali del campione per ogni gradino di carico;
- interruzione della prova alla comparsa delle prime fessure su pietra o mattoni; - determinazione della pressione di rottura del materiale.
A fine prova il martinetto non viene rimosso, bensì vengono tagliate le sporgenze e lasciato all’interno del muro.
Per passare dalla pressione del martinetto alla tensione del materiale si utilizza la seguente formula: 𝜎𝑣= 𝑃⋅ 𝐴𝑚 𝐴𝑡 ⋅ 𝐾𝑚 Dove:
- σv = tensione verticale di esercizio in sito;
- P = pressione di ripristino delle condizioni della muratura antecedenti il taglio; - Am = area del martinetto
- At = area del taglio
77
Di seguito si riportano due immagini relative alle prove con martinetto singolo sulle murature a conci sbozzati e in mattoni pieni con malta di calce:
MP1 MP2
Figura 133: Martinetto doppio muratura a conci sbozzati Figura 134: Martinetto singolo su muratura in mattoni
Il valore della pressione di rottura è risultato pari a: - Conci sbozzati: P = 32 bar
- Mattoni pieni e malta di calce: P = 42 bar
Allora, il valore della tensione di rottura, ovvero in corrispondenza della comparsa delle prime fessure, calcolato con la formula precedente, è risultato pari a:
Tipo di muratura
σ
rConci sbozzati 2,53 [N/mm2]