• Anisotropy
• Mechanical properties
• Rammed earth
• Sustainable building

La presente tesi di laurea ha come oggetto di studio la valutazione delle caratteristiche meccaniche della terra battuta. uno dei più antichi materiali da costruzione di origine naturale. La terra battuta, utilizzata per secoli sin dalle prime civiltà dell’uomo, è oggetto di recente di un rinnovato interesse da parte dell’architettura contemporanea che ha ripreso a promuoverne l’uso anche in paesi in cui il progresso tecnologico è più avanzato. Fra le motivazioni che hanno contribuito alla rivalutazione dell’uso della terra battuta è certamente da comprendere l’attenzione crescente che in questi ultimi anni è stata dedicata, a tutti i livelli, alle questioni ambientali e alla necessità di ridurre l’impatto sull’ambiente del complesso delle attività economiche e produttive, sia in termini di emissioni di sostanze inquinanti e clima-alteranti, sia di consumo di risorse naturali. In questo contesto, anche l’industria delle costruzioni è spinta alla ricerca di tecniche e materiali che permettano di ridurre l’impatto ambientale associato all’estrazione, alla produzione e allo smaltimento dei materiali da costruzione. A questo riguardo, fra le diverse soluzioni che sono state proposte in termini di materiali da costruzione eco-compatibili ed economicamente accessibili, si colloca la terra battuta, un materiale semplice e di origine naturale, composto sostanzialmente da una miscela di terra e acqua, compattata e modellata in elementi monolitici.
La terra battuta rende possibile eliminare quasi completamente la necessità di industrializzazione pesante legata all’estrazione e alla trasformazione di risorse naturali. Inoltre, poiché si fa uso solitamente del suolo locale, o comunque di località prossime, permette anche una significativa riduzione delle emissioni di CO2 legate al trasporto. Infine, a fine vita la materia prima può essere riciclata e riutilizzata in linea di principio al 100 % per realizzare nuove costruzioni, oppure può essere semplicemente reimmessa nell’ecosistema di provenienza in maniera totalmente sicura, nei casi in cui alla terra non siano state aggiunte sostanze chimiche particolari, ad esempio a scopo “stabilizzante”. Oltre alle caratteristiche appena ricordate, la terra battuta è in grado di offrire buone prestazioni anche per quanto riguarda il comfort abitativo, grazie alla sua elevata inerzia termica. Per tutte queste ragioni, la terra battuta è ricompresa fra i materiali della cosiddetta “edilizia sostenibile”.
Nonostante la lunghissima storia della terra battuta, e nonostante il rinnovato interesse nei suoi confronti, le proprietà meccaniche di questo materiale sono ancora oggetto di disamina da parte della comunità tecnico-scientifica internazionale. A questo proposito, una proprietà che potrebbe meritare un esame più attento è il grado di anisotropia del materiale. Ad oggi, la terra battuta è considerata alla stregua di un materiale isotropo: tuttavia, la modalità di costruzione degli elementi in terra battuta, ottenuti per compattamento degli strati orizzontali tramite battitura degli stessi, potrebbe indurre un certo grado di anisotropia anche per quanto riguarda le proprietà meccaniche. Questo è un aspetto non secondario, di un certo interesse nell’ingegneria civile, in quanto il comportamento strutturale di un elemento può dipendere in modo non trascurabile dal grado di anisotropia del materiale di cui è formato, in particolare nel caso in cui siano presenti azioni orizzontali e verticali, come accade, ad esempio, in occasione di un sisma. La conoscenza del grado di anisotropia può consentire una valutazione più precisa della resistenza, della deformabilità e della stabilità delle strutture da realizzare, contribuendo così a migliorarne la sicurezza e la durabilità nel tempo.
Il presente lavoro di tesi si inserisce in questo tema di ricerca, attualmente ancora poco esplorato, e si propone di valutare il grado di anisotropia di elementi realizzati in terra battuta non stabilizzata tramite la realizzazione di alcuni pannelli murari e l’esecuzione di una campagna sperimentale di prove di caratterizzazione meccanica su una serie di provini prismatici ricavati dal taglio dei pannelli stessi. Più specificatamente, tagliando i pannelli lungo direzioni aventi angolazioni diverse rispetto agli strati di battitura, sono stati ottenuti diversi gruppi di provini tutti aventi le stesse dimensioni geometriche ma orientazioni differenti degli strati rispetto all’asse longitudinale del provino stesso. Ciascun provino è quindi sottoposto a una prova di rottura a compressione, al fine di ottenere i valori delle costanti elastiche e della tensione di rottura nelle varie direzioni.
L’elaborato di tesi è suddiviso in quattro capitoli. Il primo descrive, brevemente, le caratteristiche principali del materiale, partendo da considerazioni riguardanti la semplice materia prima, oltre a una breve rassegna delle costruzioni storiche in terra battuta fino ad arrivare ai giorni nostri, documentando alcune delle realizzazioni che testimoniano il rinnovato interesse dell’architettura contemporanea per questo materiale. Il secondo capitolo ripercorre, in modo sintetico, i lavori ritenuti maggiormente significativi disponibili nella letteratura scientifica recente riguardo lo studio delle proprietà meccaniche della terra battuta.
Nel terzo capitolo si ricordano i principali elementi caratterizzanti la risposta meccanica di un materiale elastico lineare e anisotropo e si illustra un modello agli elementi finiti che schematizza i provini di terra battuta soggetti alla prova di rottura a compressione. Più specificatamente, nel capitolo si illustra un’analisi parametrica dei risultati ottenuti facendo variare le costanti elastiche della terra battuta, schematizzata come un materiale trasversalmente isotropo. Nell’ultimo capitolo è descritta la campagna sperimentale condotta in collaborazione con il Laboratorio prove e strutture e materiali del Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale (DICEA) dell’Università degli Studi di Firenze, tutt’ora in corso di svolgimento. I primi risultati ottenuti sono illustrati e discussi.