Valutazione della capacità portante di lastre composite con matrice fragile rinforzata

La maggior parte dei materiali in uso nelle costruzioni dai tempi antichi ai più recenti presenta un comportamento differente se sollecitato a trazione o compressione. Muratura e calcestruzzo fanno parte di questi materiali. Essi presentano un comportamento fragile; si fessurano per bassi livelli di dilatazione e hanno un intrinseca debolezza nel resistere a trazione. Spesso le strutture di materiali così fatti necessitano dell’apporto di altri costituenti che bilancino le carenze meccaniche, creando così dei nuovi materiali con matrice armata dotati di particolari qualità resistenti. L’utilizzo del calcestruzzo armato risale al 1860 e si può dire che oggi esso è uno dei materiali più diffusi [1.1]. Per quanto riguarda la muratura, il suo impiego con armatura risale al 1825 e il suo studio sistematico fu affrontato intorno al 1920 in India e Giappone in seguito alle conseguenze dei terremoti. Essa può presentarsi in svariate forme come descritto in [1.2]. All’armatura concentrata (acciaio usualmente), vengono affidati gli sforzi di trazione che la matrice non può sopportare sia nelle sollecitazioni di flessione sia in quelle di taglio. Mentre il cemento armato come descritto è ampiamente utilizzato nelle costruzioni, l’utilizzo di muratura armata è presente solo in un numero limitato di casi, poiché comporta sezioni di acciaio di area notevole, e di conseguenza soluzioni piuttosto costose. Per la muratura è forse più interessante la tecnica ad armatura diffusa ove l’armatura è collocata nei giunti di malta nel caso di mattoni pieni, o nelle cavità dei blocchi nel caso di unità opportunamente conformate, e che consente di sfruttare al massimo le capacità resistenti dei muri [1.2]. Si utilizzano armature in percentuali ridottissime della sezione lorda di muratura, tali da non aumentare in modo sostanziale la resistenza, ma per conferirle particolari qualità quali duttilità, capacità di dissipazione di energia, limitazione della degradazione di rigidezza. Per quanto riguarda il calcestruzzo, oltre alla possibilità di armatura concentrata c’è da considerare anche quella fibrosa diffusa costituita da fibre di acciaio o di vetro. L’aggiunta di fibre in modesta quantità (fino al 2%) in volume contribuisce a migliorare la risposta del calcestruzzo dopo la fessurazione collegando le fessure, riducendone l’ampiezza e opponendo resistenza alla loro apertura.