RINFORZO A FLESSIONE DI TRAVI E TRAVETTI IN C.A. INTERVENTO CON LAMINE IN CARBONIO

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1 RINFORZO A FLESSIONE DI TRAVI E TRAVETTI IN C.A. INTERVENTO CON LAMINE IN CARBONIO Descrizione modalità di crisi Crisi per flessione dovuta a: 1) carenza di armatura longitudinale; 2) degrado dei materiali. Riferimenti normativi CNR DT 200 R1/ Linee Guida ReLUIS , , Linee guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice polimerica (FRP) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti (09/07/2015). Descrizione della tecnologia suggerita L obiettivo dell intervento è quello di aumentare la capacità portante degli elementi mediante l applicazione del materiale composito come integrazione di armatura longitudinale. Il sistema di rinforzo è realizzato mediante CARBOPLATE, lamine pultruse in fibra di carbonio preimpregnate con resina epossidica, protette da ambo i lati con pellicola di plastica, disponibile in diversi valori di modulo elastico (170, 200 e 250 GPa) e diverse larghezze (50, 100 e 150 mm). Effetti Incremento della resistenza a flessione; Nessun incremento di massa e di rigidezza; Nessun problema di corrosione. Modellazione Si veda CNR DT 200 R1/ Progetto e Calcolo L intervento proposto si pone in parallelo alla struttura esistente, collaborando con questa senza sostituirla, in modo che assieme si pervenga ad un incremento della resistenza e della portanza delle travi, senza indesiderate modifiche nella distribuzione delle masse e delle rigidezze. L analisi è effettuata con il metodo semiprobabilistico allo Stato Limite Ultimo, considerando i carichi, congruamente amplificati e combinati secondo coefficienti di sicurezza.

2 Posa in opera FASE 1: Preparazione supporto. Le superfici da ripristinare dovranno essere preparate asportando completamente il calcestruzzo ammalorato mediante scalpellatura a mano o meccanica o con altri mezzi idonei quali l idroscarifica al fine di ottenere un supporto solido, esente da parti in distacco e sufficientemente ruvido. Qualora la rimozione del calcestruzzo ammalorato sia stata eseguita mediante scalpellatura a mano o meccanica sarà necessario eseguire la spazzolatura dei ferri d armatura affioranti oppure procedere all idrosabbiatura, al fine di rimuovere la ruggine presente e portare la superficie a metallo bianco. L idrosabbiatura non è necessaria qualora la preparazione della superficie sia stata effettuata mediante idroscarifica, ma si rende necessaria quando trascorre un elevato intervallo di tempo da tale operazione a causa di particolari esigenze organizzative di cantiere, prima del trattamento dei ferri d armatura. Dopo la rimozione della ruggine, i ferri d armatura dovranno essere trattati mediante l applicazione a pennello di doppia mano di malta cementizia anticorrosiva monocomponente tipo MAPEFER o MAPEFER 1K della MAPEI S.p.A.. Entrambi i prodotti a base di leganti cementizi, polimeri in polvere e inibitori di corrosione hanno la specifica funzione d impedire la formazione di ossido. La superficie oggetto del ripristino dovrà essere pulita e saturata a rifiuto con acqua ma a superficie asciutta (condizione s.s.a.) mediante idrolavaggio. Ripristino del copriferro mediante l impiego di una malta a ritiro compensato tipo i prodotti della linea MAPEGROUT della MAPEI S.p.A.. FASE 2: Applicazione primer. Applicazione a pennello o a rullo, di uno strato omogeneo di primer epossidico bicomponente tipo MAPEWRAP PRIMER 1 della MAPEI S.p.A.. Qualora il supporto dovesse risultare particolarmente assorbente stendere un ulteriore mano di prodotto dopo che il precedente strato è stato completamente assorbito. FASE 3: Regolarizzazione superficie. Regolarizzazione della superficie sulla quale verrà collocata la lamina pultrusa in fibra di carbonio preimpregnata con resina epossidica tipo CARBOPLATE della MAPEI S.p.A. con stucco epossidico bicomponente a consistenza tissotropica tipo MAPEWRAP 11 della MAPEI S.p.A. o adesivo epossidico tissotropico tipo ADESILEX PG1 della MAPEI S.p.A.. L applicazione del prodotto deve essere eseguita sul primer ancora fresco con una spatola dentata, in uno spessore di 1-2 mm. Qualora sia richiesto un adesivo epossidico con un tempo di lavorabilità maggiore è possibile utilizzare uno stucco epossidico

3 bicomponente a consistenza tissotropica a presa lenta tipo MAPEWRAP 12 della MAPEI S.p.A. o adesivo epossidico tissotropico con lungo tempo di lavorabilità tipo ADESILEX PG2 della MAPEI S.p.A.. FASE 4: Preparazione lamine. Taglio della lamina pultrusa tipo CARBOPLATE della MAPEI S.p.A. nella lunghezza desiderata con un flessibile dotato di lama diamantata e rimozione della pellicola protettiva (peelply). Rasatura della superficie di incollaggio della lamina pultrusa tipo CARBOPLATE della MAPEI S.p.A. con stucco epossidico tipo MAPEWRAP 11 o adesivo epossidico tipo ADESILEX PG1 della MAPEI S.p.A.. Qualora sia richiesto un adesivo epossidico con un tempo di lavorabilità maggiore è possibile utilizzare stucco epossidico a presa lenta tipo MAPEWRAP 12 o adesivo epossidico tipo ADESILEX PG2 della MAPEI S.p.A.. Rimozione dalla lamina, con una spatola piana, dell eccesso di stucco o adesivo. FASE 5: Applicazione lamine. Posizionamento della lamina pultrusa tipo CARBOPLATE della MAPEI S.p.A. esercitando una pressione costante su tutta la sua estensione mediante rullino in gomma dura. Eliminare la resina in eccesso con una spatola piana, facendo attenzione a non spostare la lamina in carbonio. Qualora sia necessario applicare più strati di lamina, ad indurimento avvenuto dello stucco o dell adesivo, prima di procedere alla sovrapposizione, rimuovere delicatamente la seconda pellicola di plastica protettiva dalle lamine, nel caso non sia già stata rimossa.

4 Note È preferibile effettuare preliminarmente prove di pull-off per valutare la qualità del substrato esistente. Voce di Capitolato Posa di lamine pultruse in fibra di carbonio ad elevata resistenza e basso modulo elastico Fornitura e posa in opera di lamine pultruse in fibra di carbonio preimpregnate con resina epossidica ad elevata resistenza ( MPa), basso modulo elastico (170 GPa) e allungamento a rottura pari al 2% (tipo Carboplate E170 della MAPEI S.p.A.) protette da una doppia pellicola plastica (peel-ply) e con un contenuto minimo di fibre pari al 68%. Le lamine dovranno essere poste in opera rispettando la seguente procedura: applicazione sulla superficie da rinforzare di apposito primer bicomponente a consistenza fluida (tipo MapeWrap Primer 1 della MAPEI S.p.A.); tagliare Carboplate nella lunghezza desiderata; rimozione della pellicola protettiva (peel-ply) da Carboplate; applicazione, con spatola piana, di uno strato uniforme di 1,0-1,5 mm di adesivo epossidico bicomponente tissotropico per incollaggi strutturali (tipo MapeWrap 11 della MAPEI S.p.A.) sia su Carboplate che sul supporto sul quale deve essere incollata la lamina. L adesivo epossidico tissotropico dovrà avere le seguenti caratteristiche prestazionali: Resistenza a trazione (ASTM C 579) (MPa): 30 Resistenza a compressione (ASTM C 579) (MPa): 70 Modulo elastico a compressione (ASTM C 579) (MPa): 8000 Modulo elastico a flessione (ISO 178) (MPa): 4000 Adesione al calcestruzzo (dopo 7 gg a +23 C) (MPa): > 3 (rottura supporto) Il primer bicomponente a consistenza fluida dovrà avere le seguenti caratteristiche prestazionali: Peso specifico dell impasto (g/cm 3 ): 1,1 Viscosità Brookfield (rotore 1 - giri 10) (mpa s): 300 Adesione al calcestruzzo (dopo 7 gg a +23 C) (MPa): > 3 (rottura supporto) posa di Carboplate esercitando una leggera ed uniforme pressione. Il prodotto dovrà avere le seguenti caratteristiche prestazionali: Densità (g/cm 3 ): 1,61 Contenuto di fibre (%): 68 Spessore (mm): 1,4 Larghezza (mm): 50 Sezione resistente (mm2): 70 Peso (g/m): 113 Resistenza a trazione (MPa): > Allungamento a rottura (%): 2 Resistenza a taglio (MPa): 77 Compresi e compensati nel prezzo per dare il lavoro finito a regola d arte: aspirazione delle superfici;

5 applicazione di primer bicomponente epossidico descritto in precedenza; applicazione di stucco epossidico tissotropico descritto in precedenza (spessore medio pari a 1,5 mm). Sfrido di lamina e adesivi epossidici pari al 10%. per ogni metro lineare di lamina con larghezza pari a 50 mm ( /m) Posa di lamine pultruse in fibra di carbonio ad elevata resistenza e medio modulo elastico Fornitura e posa in opera di lamine pultruse in fibra di carbonio ad elevata resistenza ( MPa), medio modulo elastico (200 GPa) e allungamento a rottura pari al 1,4% (tipo Carboplate E200 della MAPEI S.p.A.) protette da una doppia pellicola plastica (peel-ply) e con un contenuto minimo di fibre pari al 68%. Le lamine dovranno essere poste in opera rispettando la seguente procedura: applicazione sulla superficie da rinforzare di apposito primer bicomponente a consistenza fluida (tipo MapeWrap Primer 1 della MAPEI S.p.A.); tagliare Carboplate nella lunghezza desiderata; rimozione della pellicola protettiva (peel-ply) da Carboplate; applicazione, con spatola piana, di uno strato uniforme di 1,0-1,5 mm di adesivo epossidico bicomponente tissotropico per incollaggi strutturali (tipo MapeWrap 11 o MapeWrap 12 della MAPEI S.p.A.) sia su Carboplate che sul supporto sul quale deve essere incollata la lamina. Il primer epossidico (tipo MapeWrap Primer 1 della MAPEI S.p.A.) dovrà avere le seguenti caratteristiche prestazionali: Peso specifico dell impasto (g/cm3): 1,1 Viscosita Brookfield (rotore 1 - giri 10) (mpa s): 300 Adesione al calcestruzzo (dopo 7 gg a +23 C) (MPa): > 3 (rottura calcestruzzo) L adesivo epossidico tissotropico (tipo MapeWrap 11 della MAPEI S.p.A.) dovrà rispondere ai requisiti minimi richiesti dalla EN e avere le seguenti caratteristiche prestazionali: Tempo di lavorabilità (a + 23 C) 35 min Resistenza a taglio (EN 12615) (MPa): >10 Resistenza a compressione (EN 12190) (MPa): >70 Modulo elastico a compressione (EN 13412) (MPa): 6000 Adesione calcestruzzo-acciaio (EN 1542) (MPa): >3 (rottura supporto) L adesivo epossidico tissotropico (tipo MapeWrap 12 della MAPEI S.p.A.) dovrà rispondere ai requisiti minimi richiesti dalla EN e avere le seguenti caratteristiche prestazionali: Tempo di lavorabilità (a + 23 C) 50 min Resistenza a taglio (EN 12615) (MPa): >10 Resistenza a compressione (EN 12190) (MPa): >70 Modulo elastico a compressione (EN 13412) (MPa): 6000 Adesione calcestruzzo-acciaio (EN 1542) (MPa): >3(rottura supporto) Il prodotto dovrà avere le seguenti caratteristiche prestazionali: Densità (g/cm 3 ): 1,61 Contenuto di fibre (%): 68

6 Spessore (mm): 1,4 Larghezza (mm): Sezione resistente (mm2): Peso (g/m): Resistenza a trazione (MPa): Allungamento a rottura (%): 1,4 Resistenza a taglio (MPa): 77 Compresi e compensati nel prezzo per dare il lavoro finito a regola d arte: aspirazione delle superfici; applicazione di primer bicomponente epossidico descritto in precedenza; applicazione di stucco epossidico tissotropico descritto in precedenza (spessore medio pari a 1,5mm). Sfrido di lamina e adesivi epossidici pari al 10%. per ogni metro lineare di lamina con larghezza pari a 50 mm ( /m) per ogni metro lineare di lamina con larghezza pari a 100 mm ( /m) per ogni metro lineare di lamina con larghezza pari a 150 mm ( /m) Posa di lamine pultruse in fibra di carbonio ad elevata resistenza e alto modulo elastico Fornitura e posa in opera di lamine pultruse in fibra di carbonio preimpregnate con resina epossidica ad elevata resistenza ( MPa), alto modulo elastico (250 GPa) e allungamento a rottura pari al 0,9% (tipo Carboplate E250 della MAPEI S.p.A.) protette da una doppia pellicola plastica (peel-ply) e con un contenuto minimo di fibre pari al 65%. Le lamine dovranno essere poste in opera rispettando la seguente procedura: applicazione sulla superficie da rinforzare di apposito primer bicomponente a consistenza fluida (tipo MapeWrap Primer 1 della MAPEI S.p.A.); tagliare Carboplate nella lunghezza desiderata; rimozione della pellicola protettiva (peel-ply) da Carboplate; applicazione, con spatola piana, di uno strato uniforme di 1,0-1,5 mm di adesivo epossidico bicomponente tissotropico per incollaggi strutturali (tipo MapeWrap 11 della MAPEI S.p.A.) sia su Carboplate che sul supporto sul quale deve essere incollata la lamina. L adesivo epossidico tissotropico dovrà avere le seguenti caratteristiche prestazionali: Resistenza a trazione (ASTM C 579) (MPa): 30 Resistenza a compressione (ASTM C 579) (MPa): 70 Modulo elastico a compressione (ASTM C 579) (MPa): 8000 Modulo elastico a flessione (ISO 178) (MPa): 4000 Adesione al calcestruzzo (dopo 7 gg a +23 C) (MPa): > 3 (rottura supporto) Il primer bicomponente a consistenza fluida dovrà avere le seguenti caratteristiche prestazionali: Peso specifico dell impasto (g/cm3): 1,1 Viscosità Brookfield (rotore 1 - giri 10) (mpa s): 300

7 Adesione al calcestruzzo (dopo 7 gg a +23 C) (MPa): > 3 (rottura supporto) posa di Carboplate esercitando una leggera ed uniforme pressione. Il prodotto dovrà avere le seguenti caratteristiche prestazionali: Densità (g/cm 3 ): 1,61 Contenuto di fibre (%): 65 Spessore (mm): 1,4 Larghezza (mm): Sezione resistente (mm2): Peso (g/m): Resistenza a trazione (MPa): Allungamento a rottura (%): 0,9 Resistenza a taglio (MPa): 77 Compresi e compensati nel prezzo per dare il lavoro finito a regola d arte: aspirazione delle superfici; applicazione di primer bicomponente epossidico descritto in precedenza; applicazione di stucco epossidico tissotropico descritto in precedenza (spessore medio pari a 1,5 mm). Sfrido di lamina e adesivi epossidici pari al 10%. per ogni metro lineare di lamina con larghezza pari a 50 mm ( /m) per ogni metro lineare di lamina con larghezza pari a 100 mm ( /m) per ogni metro lineare di lamina con larghezza pari a 150 mm ( /m)

8 Stima dei costi Consolidamento con CARBOPLATE E170/150 ANALISI PREZZI Codice Descrizione Consolidamento con Carboplate E170/150 (1 ml) Analisi prezzo 1.0 Manodopera U.M. N Q.Tà P.U TOT. 1.1 Caposquadra ore X = Operaio Specializzato ore 1 0,330 X 27,86 = 9, Operaio Qualificato ore 1 0,330 X 25,96 = 8, % 17,76 11, Impastatore ore 0,1 1,000 X 25,00 = 2, X = X = X = X = Materiali 2,50 1, MapeWrap Primer 1 kg/ml 0,045 1,00 X 23,90 = 1, MapeWrap 11 kg/ml 0,60 1,00 X 12,80 = 7, Carboplate E170/150 ml 1 1,00 X 130,00 = 130, X 3.7 X = X = Mezzi d'opera Oneri vari Totale Manodopera 4.1 Trasporti % 0% - TOTALE A ( ) Totale Mezzi d'opera Totale Materiali Totale Oneri vari 138,76 87,26-0,00 = 159,02 100, Spese generali 13% Sul Totale A = 20,67 TOTALE B = 179, Utili 10% Sul Totale B = 17,97 PREZZO DI APPLICAZIONE TOTALE ml EURO 197,66 PREZZO DI APPLICAZIONE ARROTONDAT N.B. Dal prezzo di cui sopra è esclusa la preparazione del supporto, l'eventuale ripristino del copriferro e tutto ciò non espressamente menzionato.

9 Consolidamento con CARBOPLATE E200/150 ANALISI PREZZI Codice Descrizione Consolidamento con Carboplate E200/150 (1 ml) Analisi prezzo 1.0 Manodopera U.M. N Q.Tà P.U TOT. 1.1 Caposquadra ore X = Operaio Specializzato ore 1 0,330 X 27,86 = 9, Operaio Qualificato ore 1 0,330 X 25,96 = 8, % 17,76 7, Impastatore ore 0,1 1,000 X 25,00 = 2, X = X = X = X = Materiali 2,50 1, MapeWrap Primer 1 Kg/ml 0,045 1,00 X 23,90 = 1, MapeWrap 11 Kg/ml 0,60 1,00 X 12,80 = 7, Carboplate E200/150 ml 1 1,00 X 200,00 = 200, X 3.7 X = X = Mezzi d'opera Oneri vari Totale Manodopera Totale Mezzi d'opera 208,76 91, Trasporti % 0% - TOTALE A ( ) Totale Materiali Totale Oneri vari - 0,00 = 229,02 100, Spese generali 13% Sul Totale A = 29,77 TOTALE B = 258, Utili 10% Sul Totale B = 25,88 PREZZO DI APPLICAZIONE TOTALE ml EURO 284,67 PREZZO DI APPLICAZIONE ARROTONDATO N.B. Dal prezzo di cui sopra è esclusa la preparazione del supporto, l'eventuale ripristino del copriferro e tutto ciò non espressamente menzionato.

10 Consolidamento con CARBOPLATE E250/100 ANALISI PREZZI Codice Descrizione Consolidamento con Carboplate E250/100 (1 ml) Analisi prezzo % 1.0 Manodopera U.M. N Q.Tà P.U TOT. 1.1 Caposquadra ore X = Operaio Specializzato ore 1 0,330 X 27,86 = 9, Operaio Qualificato ore 1 0,330 X 25,96 = 8,57 Totale Manodopera 17,76 9, Mezzi d'opera Impastatore ore 0,1 1,000 X 25,00 = 2, X = X = X = X = - Totale Mezzi d'opera 2,50 1, Materiali 3.1 MapeWrap Primer 1 Kg/ml 0,03 1,00 X 23,90 = 0, MapeWrap 11 Kg/ml 0,40 1,00 X 12,80 = 5, Carboplate E250/100 ml 1 1,00 X 170,00 = 170, X 3.7 X = X = - Totale Materiali 175,84 89, Oneri vari Trasporti % 0% - Totale Oneri vari - 0,00 TOTALE A ( ) = 196,10 100, Spese generali 13% Sul Totale A = 25,49 TOTALE B = 221, Utili 10% Sul Totale B = 22,16 PREZZO DI APPLICAZIONE TOTALE ml EURO 243,75 PREZZO DI APPLICAZIONE ARROTONDAT N.B. Dal prezzo di cui sopra è esclusa la preparazione del supporto, l'eventuale ripristino del copriferro e tutto ciò non espressamente menzionato.