FRCM Reinforcement Systems in Historical Masonries of Savuto Castle, Italy

Abstract

The analysis to consolidate the historical masonry through reinforcement systems is presented. Savuto Castle, located in Cleto (inthe south of Italy), of the thirteenth century, was chosen as a case study due to its architectural and historical value. Structural interventions car-ried out through this study consisted of applying reinforcement systems on the extrados of two historical barrel vaults in order to contrast ten-sile stresses on the two wall structures. Applied reinforcing materials were chosen in agreement with the building materials of the masonrysupport thanks to a petrographic, chemical, mineralogical, and mechanical characterization performed on the historical mortar and buildingelements. In particular, petrographic analysis, mercury intrusion porosimetry (MIP), X-ray diffraction (XRD), X-rayfluorescence (XRF),scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) microanalysis, and doubleflat-jack tests were carried out.Thanks to the obtained results, a fabric-reinforced cementitious matrix (FRCM) system composed by ultrahigh tensile strength steel (UHTSS)fabrics and a reinforcing mortar reproducing the characteristics of the historical binder were chosen, guaranteeing the optimal interaction withthe support as well as a high mechanical resistance. Through a nonlinear analysis performed on thefinite-element method (FEM) model of thereinforced wall system, the structural effectiveness of the adopted reinforcement system was also checked

Se presenta el análisis para consolidar la mampostería histórica a través de sistemas de refuerzo. El castillo de Savuto, situado en Cleto (al sur de Italia), del siglo XIII, fue elegido como caso de estudio por su valor arquitectónico e histórico. Las intervenciones estructurales realizadas a través de este estudio consistieron en aplicar sistemas de refuerzo en los trasdós de dos bóvedas de cañón históricas para contrastar las tensiones de tracción en las dos estructuras de la pared. Los materiales de refuerzo aplicados se eligieron de acuerdo con los materiales de construcción del soporte de mampostería gracias a una caracterización petrográfica, química, mineralógica y mecánica realizada sobre el mortero histórico y los elementos de construcción. En particular, se realizaron análisis petrográficos, porosimetría de intrusión de mercurio (MIP), difracción de rayos X (XRD), fluorescencia de rayos X (XRF), microanálisis de microscopía electrónica de barrido con espectroscopía de dispersión de energía (SEM-EDS) y pruebas de doble conector plano. .Gracias a los resultados obtenidos, se optó por un sistema de matriz cementosa reforzada con tejido (FRCM) compuesto por tejidos de acero de ultra alta resistencia a la tracción (UHTSS) y un mortero de refuerzo que reproduce las características del ligante histórico, garantizando la interacción óptima con el soporte así como una alta resistencia mecánica. A través de un análisis no lineal realizado en el modelo del método de elementos finitos (FEM) del sistema de muros reforzados, también se verificó la efectividad estructural del sistema de refuerzo adoptado.