Materiali compositi naturali per il rinforzo strutturale di archi in muratura = Natural composite materials for the structural reinforcement of masonry arches

Il presente elaborato di tesi si colloca all'interno di un ampio contesto di ricerca, supportato da due progetti di ricerca nazionali condotti dal Politecnico di Torino: - REVHEAL (Structural Rehabilitation of Vaults in Heritage Asset Learning: collapse identification and design of compatible strengthening systems supported by adaptive 3D models); - REHARZE (REtrofitting Historic Architecture foR Zero Emissions). In particolare, la parte sperimentale della tesi ha fornito un supporto alla realizzazione della caratterizzazione meccanica dei materiali compositi analizzati, connessa ai suddetti progetti. All'interno di questo ambito, la tesi si propone di analizzare in modo approfondito il comportamento meccanico dei materiali compositi FRCM rinforzati con fibre di basalto, con particolare attenzione ai meccanismi di degrado che tali sistemi possono sviluppare. L’obiettivo è quello di contribuire all’avanzamento delle conoscenze in materia, al fine di favorire lo sviluppo di strategie di intervento efficienti e durature, capaci di garantire adeguate prestazioni strutturali, durabilità e resilienza nel tempo. A tal fine, è stata condotta una campagna sperimentale su provini di fibra di basalto e coupon costituiti da malta di calce rinforzata con fibra di basalto, sottoposti ad invecchiamento accelerato. Per valutare il comportamento meccanico, oltre alle tradizionali tecniche di misurazione, è stata impiegata la tecnica Digital Image Correlation (DIC) per analizzare il pattern fessurativo. Infine, è stata condotta un’analisi numerica riprendendo lo studio di Monaco et al. (2025) che propone la simulazione del meccanismo di collasso di un arco in muratura testato sperimentalmente da Gattesco et al. (2019). Nel modello è stato inserito un sistema di rinforzo in materiale composito, le cui caratteristiche meccaniche derivano dai risultati ottenuti nella campagna sperimentale, con l’obiettivo di valutarne l’efficacia sul comportamento strutturale dell’arco. La struttura del presente elaborato è articolata in cinque sezioni principali. La prima parte ha lo scopo di fornire un inquadramento sui compositi fibrorinforzati FRCM. La seconda parte riguarda la campagna sperimentale e descrive i materiali impiegati, le modalità di preparazione dei provini, i protocolli di invecchiamento e le strumentazioni adottate per i test di trazione diretta. In questa sezione è inoltre approfondita la tecnica DIC. La terza parte riporta i risultati dei test condotti sui provini di fibra di basalto e sui coupon di BFRCM. La quarta parte è dedicata all’analisi numerica agli elementi finiti di un arco in muratura rinforzato con BFRCM all’estradosso. Infine, nel capitolo conclusivo vengono riassunti i principali risultati raggiunti.