RINFORZO DI UNA VOLTA STORICA IN MURATURA TRAMITE INTONACO ARMATO CONTENENTE FIBRE DI POLIPROPILENE: PROVE SPERIMENTALI

This Master's thesis in Building Engineering focuses on the experimental evaluation of the effectiveness of a reinforcement system for historic masonry vaults based on the application of Polypropylene fiber-reinforced mortar (Planitop). The primary objective was to quantify the increase in load-bearing capacity and ductility, while simultaneously verifying its hygrometric compatibility with the historic substrate, in comparison with a Glass Fiber Reinforced Cementitious Matrix (GFRCM) system. The experimental methodology involved static concentrated load tests up to failure, integrated with non-invasive analysis of deformation fields using a 3D Digital Image Correlation (3D-DIC) system. The mechanical results outlined a clear performance trade-off: the GFRCM system demonstrated superior ultimate strength ($P_{max}$) and greater stiffness during the service stage. However, the Planitop system distinguished itself through greater deformability and superior stiffness homogeneity in the service stage. These characteristics are attributable to increased ductility and a more gradual failure mode, which are fundamental for seismic assessment. From a conservation perspective, Planitop showed clear hygrometric superiority, recording a water vapor diffusion resistance factor approximately 2.7 times lower than that of GFRCM. In conclusion, the Planitop Polypropylene fiber-reinforced mortar emerges as the most compatible and balanced solution for the seismic retrofitting and conservation of historic building heritage, offering effective structural enhancement combined with the maintenance of a correct hygrothermal balance.

Il presente studio di tesi magistrale in Ingegneria Edile è incentrato sulla valutazione sperimentale dell’efficacia di un sistema di rinforzo per volte in muratura storica basato sull’applicazione di Intonaco Armato con fibre di Polipropilene (Planitop). L’obiettivo primario è stato quantificare l’incremento di capacità portante e duttilità, verificandone al contempo la compatibilità igrometrica con il substrato storico, in confronto con un sistema di rinforzo a matrice cementizia con rete in fibra di vetro (GFRCM). La metodologia sperimentale ha previsto l’esecuzione di prove di carico concentrato statico fino a collasso, integrate dall’analisi non invasiva dei campi di deformazione tramite il sistema 3D Digital Image Correlation (3D-DIC). I risultati meccanici hanno delineato un chiaro trade-off prestazionale: il sistema GFRCM ha dimostrato una superiore resistenza ultima (Pmax) e una maggiore rigidezza in fase di esercizio. Tuttavia, il sistema Planitop si è distinto per una maggiore deformabilità e una superiore omogeneità di rigidezza in fase di esercizio, caratteristiche riconducibili a un incremento della duttilità e a una crisi più graduale, fondamentali per le verifiche in campo sismico. Dal punto di vista della conservazione, il Planitop ha manifestato una netta superiorità igrometrica, registrando un fattore di resistenza alla diffusione del vapore acqueo di circa 2,7 volte inferiore rispetto al GFRCM. In conclusione, il Planitop Intonaco Armato con fibre di polipropilene si configura come la soluzione più compatibile e bilanciata per il miglioramento sismico e la conservazione del patrimonio edilizio storico, offrendo un incremento strutturale efficace unitamente al mantenimento di un corretto equilibrio igrotermico.