Construction Rinforzo di strutture portanti

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1 Construction Rinforzo di strutture portanti Sika CarboDur e SikaWrap

2 Rinforzo di strutture portanti con i sistemi Sikaportanti Nel corso della durata di una struttura portante possono intervenire modifiche d impiego, maggiorazioni di carico o norme con esigenze più severe che rendono necessario il rinforzo successivo della relativa struttura portante. Con moderni materiali compositi, Sika offre soluzioni sistematiche efficaci, sviluppate in funzione di vari ambiti d impiego nel contesto del rinforzo di strutture portanti, che si tratti di rinforzare la resistenza alla flessione, la spinta o i pilastri, con o senza pretensionamento, Sika dispone della giusta soluzione. Le lamelle in fibra di carbonio Sika CarboDur e i tessuti in fibra di carbonio e fibra di vetro SikaWrap sono ideali per eseguire il rinforzo di strutture in calcestruzzo, in acciaio, in legno e in muratura. Campi d applicazione Indice Sintesi dei prodotti 4 Campi d applicazione dei prodotti 6 Aspetti teorici del rinforzo di strutture portanti 8 Rinforzo di strutture portanti Lamella CFK 14 Sika CarboDur Rinforzo di strutture portanti Lamella di 15 inserimento Sika CarboDur Riforzo di travi, pareti e pilastri Tessuti 16 SikaWrap Maggiorazione di carico Ristrutturazioni Risanamenti Riforzo di spinta 18 Sika CarboShear L Termoinduritore 20 Sika CarboDur Riforzo strutturale con lamelle 22 pretensionate Sika StressHead Strutture dei sistemi 24 Protezione antincendio 26 Terremoti Urto a pilastri Riduzione della fessurazione Ricerca

3 Sintesi dei prodotti Lamelle Sika CarboDur Lamelle in fibra di carbonio (CFK), estremamente resistenti e pronte in diverse misure per il rinforzo di elementi costruttivi in calcestruzzo, legno e muratura. Sono disponibili quattro tipi con diverse caratteristiche del materiale. Le lamelle si incollano con l adesivo epossidico per armature Sikadur -30. Vantaggi: altamente resistente nessuna corrosione peso proprio esiguo durevolezza applicazione semplice Tessuti SikaWrap Tessuto unidirezionale in fibra di carbonio o fibra di vetro per il rinforzo di travi, pilastri ed elementi costruttivi curvi. I tessuti si incollano con la resina epossidica da impregnazione Sikadur -330 Vantaggi: molteplici possibilità d impiego anche su superfici curve peso proprio esiguo buona stabilità della forma grazie allo speciale filo di trama semplice da tagliare a misura Sika CarboHeater Con l apparecchio termoinduritore le lamelle possono essere applicate anche con temperature basse. In questo modo si accelera inoltre la presa dell adesivo epossidico e si innalza il punto di vetrificazione. Vantaggi: riduzione dei tempi d esecuzione applicazione possibile anche in inverno aumento della temperatura d uso Sistema di pretensionamento Sika StressHead Con il sistema StressHead si possono impiegare le lamelle in fibra di carbonio al massimo del loro rendimento. Con l aggiunta della forza di pretensionamento si possono chiudere le fessure e ridurre la freccia. Vantaggi: massimo rendimento della lamella riduzione della fessurazione miglioramento dell idoneità all uso Sika CarboShear L Angolari prefabbricati con lamelle in fibra di carbonio, altamente resistenti, in diverse misure per il rinforzo di spinta di travi e pareti portanti. Vantaggi: nessuna corrosione durevolezza zona d ancoraggio definita facile da trasportare peso proprio esiguo 4 5

4 Campi d applicazione dei prodotti Prodotti Descrizione Campo d applicazione Lamelle in fibra di carbonio Sika CarboDur XS Lamelle in fibra di carbonio ad alta resistenza Modulo E: N/mm 2 Resistenza alla trazione: N/mm 2 (solo con la misura di 50 x 1.4 mm) Rinforzo della resistenza alla flessione di elementi costruttivi in calcestruzzo, acciaio e legno Formazione di tiranti e intelaiature per il rinforzo di pareti esposte a movimenti tellurici. Rinforzi in caso di danni su solette e pareti. Sika CarboDur S Sika CarboDur M Sika CarboDur H Lamelle in fibra di carbonio ad alta resistenza Modulo E: N/mm 2 Resistenza alla trazione: N/mm 2 Lamelle in fibra di carbonio ad alta resistenza e modulo medio Modulo E: N/mm 2 Resistenza alla trazione: N/mm 2 Lamelle in fibra di carbonio ad alta resistenza Modulo E: N/mm 2 Resistenza alla trazione N/mm 2 Rinforzo della resistenza alla flessione di elementi costruttivi in calcestruzzo, acciaio e legno. Formazione di tiranti e intelaiature per il rinforzo di pareti esposte a movimenti tellurici. Rinforzi in caso di danni su solette e pareti. Rinforzo della resistenza alla flessione di elementi costruttivi in calcestruzzo, acciaio e legno. Formazione di tiranti e intelaiature per il rinforzo di pareti esposte a movimenti tellurici. Armatura di contenimento elementi costruttivi in calcestruzzo, acciaio e legno. Puntellamento degli elementi di trazione nell industria meccanica. Tessuto di rinforzo SikaWrap C Tessuto in fibra di carbonio (rinforzo attivo) Rinforzo, rispettivamente legatura di pilastri, travi e solette. Rinforzo di parti esposte ai movimenti tellurici. SikaWrap G Tessuto in fibra di vetro (rinforzo passivo) Rinforzo di pareti esposte ai movimenti tellurici. Rinforzo di pilastri contro gli urti. Angolari in fibra di carbonio Sika CarboShear L Angolare in fibra di carbonio ad alta resistenza Rinforzo di spinta di travi, pareti e simili Ancoraggio / travi a sbalzo Adesivi e resine Sikadur -30 Malta adesiva bicomponente a base di resina epossidica Incollaggio di lamelle e angolari in fibra di carbonio. Sikadur -330 Resina epossidica bicomponente d impregnazione Resina da impregnazione per tessuti SikaWrap 6 7

5 Aspetti teorici del rinforzo di strutture portanti 1. Introduzione Prima di iniziare con l effettiva misurazione del rinforzo di una struttura portante si devono definire le esigenze d impiego e il concetto complessivo del rinforzo. Fondamentalmente si distingue tra tre generi di difetti: difetti del rinforzo superamento della resistenza della lamella, rispettivamente del tessuto difetto dell aderenza difetto tra il sottofondo e l armatura esterna incollata difetto del sottofondo difetto del sottofondo stesso o dell armatura interna 2. Caratteristiche del materiale Il Systema Sika CarboDur comprende quattro diversi tipi di lamelle con moduli E diversi e resistenze alla trazione varianti. SikaWrap è disponibile con due diversi tipi di fibre: carbonio e vetro. In comparazione al normale acciaio d armatura le fibre di carbonio e di vetro hanno una resistenza alla trazione notevolmente maggiore. Esse non costituiscono però un piano di scorrimento e possono collassare. Per questo motivo e per quanto riguarda il collasso del materiale, in relazione ai rinforzi strutturali in fibre, le norme prescrivono fattori di sicurezza maggiori di quelli previsti per l acciaio: ca (a seconda della norma). Per i tessuti il calcolo non si esegue, di regola, in base alle caratteristiche della fibra, bensì a quelle del laminato, rilevate 1 : 1 sul tessuto impregnato. In questo contesto le differenze principali sono date dal tipo di fibra e dal metodo di fabbricazione del tessuto, come pure dalla resina impiegata per l impregnazione. In generale si presume per i tessuti laminati a mano una resistenza del laminato pari al % della resistenza teorica della fibra. Il modulo del laminato raggiunge il % del valore teorico della fibra. I valori effettivi del laminato si possono rilevare dalla scheda dei dati del prodotto. Si può scegliere uno dei tipi di Sika CarboDur - respettivamente di SikaWrap, a seconda delle esigenze di rinforzo. Per il rinforzo attivo in condizione di carico permanente, è consigliabile un sistema basato sulla fibra di carbonio. In base alle esigenze di rigidità si possono impiegare i tipi XS, S, M oppure H. Per i rinforzi passivi (antisisma, esplosioni, urti) si impiega, di regola, il tessuto in fibra di vetro. Si possono però impiegare anche i tessuti in fibra di carbonio. Le pareti di grandi dimensioni vengono rinforzate su tutta la superficie con i tessuti oppure con un intelaiatura di lamelle o tessuto in fibra di carbonio. Resistenza alla [N/mm2] CarboDur tipo H Resistenza minima all trazione (Mpa) CarboDur tipo M CarboDur tipo S CarboShear Estensione [%] Immagine: diagramma di estensione e tensione di varie lamelle nei confronti dell acciaio. Modulo E (Mpa) Acciaio S235 Estensione a rottura Sika CarboDur tipo XS % 0.70 % tipo S % 0.80 % tipo M % 0.65 % tipo H % 0.25 % Sika CarboShear % 0.60 % SikaWrap C ~ ~ 1.87 % 0.60 % G % 0.60 % Acciaio S % --- Estensione calcolata* Rd *A dipendenza della struttura e del carico, questo valore deve essere adeguato dall ingegnere responsabile in base alle esigenze e agli standard. 8 9

6 Aspetti teorici del rinforzo di strutture portanti 3. Calcolo della tensione flettente Il rinforzo di strutture in calcestruzzo armato o precompresso si esegue preferibilmente con le lamelle Sika CarboDur. Anche i tessuti possono essere impiegati per il rinforzo della resistenza alla trazione flettente, ma a causa della minore efficacia e dei maggiori oneri d applicazione sul cantiere, sono sconsigliati per questo impiego, eccetto nel caso di sottofondi deboli (grande superficie d adesione). Secondo la norma SIA 166 Armatura incollata si devono eseguire i seguenti esami: dimostrazione della trazione flettente nell ambito non rinforzato norma SIA 262 dimostrazione della forza trasversale nell ambito non rinforzato norma SIA 262 dimostrazione dell ancoraggio ai margini della zona d effetto norma SIA 166 dimostrazione della modifica della forza di trazione nella zona d effetto norma SIA 166 Per definire la sezione delle lamelle si deve tenere conto della distribuzione della tensione e dell estensione al momento dell applicazione dell armatura incollata. La tensione che si manifesta nella dimostrazione della sicurezza di portata sotto,d deve essere ridotta del pretensionamento sotto,0 per mantenere l estensione della lamella l,d e con questo la forza stessa della lamella. Stato al momento dell applicazione dell armatura incollata d h c0 Dimostrazione della sicurezza di portata allo stato rinforzato cd s0 sd s0 sotto, 0 I,d = sotto, d - sotto, 0 Dimostrazione dell idoneità all uso nello stato rinforzato G k G x G k + Q x Q k G k + x Q k Distribuzione relativa della tensione: F I F s x cd F C Ancoraggio Nella zona d effetto l armatura incollata riprende forze di trazione. La forza delle lamelle presente ai margini della zona d effetto deve essere convogliata nell ambito non fessurato della zona d ancoraggio. Nell aspetto matematico l armatura incollata non contribuisce al rinforzo dell elemento costruttivo nella zona d ancoraggio. La possibile zona d ancoraggio dipende dunque dalla lunghezza dell ambito non fessurato. Se la zona massima d ancoraggio esistente lbod è inferiore al valore di misurazione lbd della lunghezza d ancoraggio, la resistenza d ancoraggio Fb,Rd deve essere ripartita su più lamelle, ossia su una superficie maggiore di distribuzione delle forze. In questo modo si riduce la tensione d aderenza. La maggiorazione della lunghezza d ancoraggio oltre il valore di misurazione lbd non genera una resistenza di portata più elevata. 4. Misurazione della spinta La resistenza alla forza trasversale dell armatura in acciaio o dei cavi di precompressione può essere aumentata con l applicazione di un armatura incollata di staffe angolari (Sika CarboShear ) La dimostrazione della forza trasversale ha luogo in base alle nome SIA 262 e 166. In questo contesto si deve considerare che il rinforzo è consentito solo se nello stato d uso non rinforzato non ci sono ancora crepe di spinta. Si deve inoltre tenere conto dei punti indicati dalla cifra della norma SIA Misurazione di pilastri, risp. di elementi di compressione I tessuti SikaWrap possono assorbire le forze di schiacciamento nell ambito dello spandimento del carico ed evitare così la piegatura dell armatura orizzontale. Tramite la legatura si ottiene uno stato tridimensionale di tensione nel calcestruzzo. In questo modo se ne accresce la resistenza alla compressione e la duttilità. Dato che il tessuto di rinforzo avvolge anche la copertura in calcestruzzo, questa contribuisce a sua volta allo sviamento delle forze. Nella misurazione degli elementi di compressione del calcestruzzo armato, l estensione massima nel tessuto viene fissata al Pretensionamento Il pretensionamento delle lamelle ad alta resistenza in fibra di carbonio consente di utilizzarle nel modo ottimale. Le estensioni ammesse e quindi le forze di trazione sono superiori a quelle delle lamelle applicate senza pretensionamento. Inoltre, grazie al pretensionamento, si applica una forza di compressione nella direzione di trazione della struttura portante cd (S d ) Zona d ancoraggio l bd =l ld F b, Rd F b0, Rd Zona d effetto f cth / M

7 Aspetti teorici del rinforzo di strutture portanti Allo stato d uso questa genera tensioni di trazione inferiori nell armatura in acciaio e con questo larghezze più contenute delle fessurazioni. Per il calcolo della resistenza di portata si somma la forza di pretensionamento con la resistenza alla trazione dell armatura. Unitamente alle ditte StressHead e VSL, Sika offre un innovativo sistema di pretensionamento. La ditta StressHead vi aiuta volentieri nella progettazione e misurazione. La lamella può essere montata con o senza incollaggio. Quest ultimo comporta alcuni vantaggi: la sezione della lamella assume localmente forze aggiuntive dalla flessione, di modo che l elemento di trazione agisce come combinazione di lamella pretensionata e non pretensionata. Inoltre, nell incollaggio una lamella pretensionata è protetta meglio contro le sollecitazioni meccaniche. La misurazione si desume dalle regole note dei sistemi convenzionali di pretensionamento. Si devono considerare le particolarità del materiale in fibra di carbonio, che si rilevano dalla norma SIA 166 Z D D D D Z Z (1) (2) (3) (4) (1) Compressione dal pretensionamento (3) Tensione del carico originario (2) Tensione di flessione dalla parte eccentrica (4) Distribuzione risultante della tensione 7. Sollecitazione straordinaria Se, in caso di guasto dell armatura incollata, la resistenza di portata della struttura non rinforzata sarebbe insufficiente, l armatura incollata deve essere protetta contro il fuoco, il vandalismo o altri danni. Se la resistenza di portata della struttura non rinforzata è maggiore del valore di misurazione ridotto Ed = Gk + x Q k non è necessario prevedere interventi per la protezione dell armatura incollata

8 Rinforzo di strutture portanti CFK Lamelle Sika CarboDur Lamelle in fibra di carbonio, estremamente resistenti e pronte all uso, per il rinforzo strutturale di elementi costruttivi in calcestruzzo, legno e muratura. Vengono incollate alla struttura dell edificio con l adesivo epossidico Sikadur -30, come elementi esterni di rinforzo della portata. Esempi d impiego rinforzo di elementi portanti in acciaio, legno e calcestruzzo rimpiazzo in caso di separazioni dell armatura formazione di elementi di trazione nel rinforzo di pareti (antisisma) accrescimento della rigidità della struttura portante e adeguamento della stessa alle modifiche normative Vantaggi nessuna corrosione peso proprio esiguo facile da trasportare semplice sovrapposizione a incrocio delle lamelle applicazione facile, anche sopra testa tenuta eccellente in caso di affaticamento strutturale Informazioni per l ingegnere Caratteristiche del materiale Resistenza minima alla trazione (Mpa) Modulo E (Mpa) Estensione a rottura Sika CarboDur tipo XS % 0.70 % tipo S % 0.80 % tipo M % 0.65 % tipo H % 0.25 % Estensione calcolata* Rd *A dipendenza della struttura e del carico, questo valore deve essere adeguato dall ingegnere responsabile in base alle esigenze e agli standard. Per le misure delle lamelle vedasi la scheda dei dati del prodotto, risp. il listino prezzi attuale. Resistenza alla trazione adesiva del sottofondo in calcestruzzo: almeno 1.5 N/mm 2, nella media 2.0 N/mm 2 Il sistema è costituito dalle lamelle e dall adesivo epossidico Sikadur -30 oppure Sikadur -30 LP Il tempo d attesa dall applicazione alla sollecitazione a 25 C è di 3 giorni. A 10 C di 7 giorni. Questo tempo può essere notevolmente abbreviato impiegando l apparecchio Sika CarboDur Termoinduritore (vedi capitolo Indurimento accelerato ). La temperatura d impiego si situa, per un sistema indurito normalmente, 50 C. Impiegando l apparecchio Sika CarboDur Termoinduritore con l adesivo Sikadur -30 LP questa temperatura può essere aumentata fino a 80 C. Lamelle da inserimento Sika CarboDur Lamelle in fibra di carbonio, estremamente resistenti e pronte all uso, per il rinforzo strutturale di elementi costruttivi in calcestruzzo, legno e muratura. Vengono incollate nella struttura dell edificio con l adesivo epossidico Sikadur -330, come elementi di rinforzo della portata. Esempi d impiego rinforzo del momento di spinta) armatura superiore mancante intaglio di elementi costruttivi in pressione (rinforzo della resistenza alla trazione flettente) rinforzo di travi in legno e pietra naturale Vantaggi migliore sfruttamento della lamella con una sezione minore possono essere ancorate forze maggiori migliore trasmissione delle forze impiego su superfici con minore resistenza alla trazione misure di protezione antincendio più semplici e migliore protezione contro gli effetti meccanici si evita di dover riprofilare il sottofondo Informazioni per l ingegnere Caratteristiche del materiale Resistenza minima alla trazione (Mpa) Modulo E (Mpa) Estensione a rottura Sika CarboDur tipo S % 1.00 % Misure delle lamelle: tipo S1.525/60 = larghezza: 1.5 cm, spessore: 2.5 mm tipo S2.025/80 = larghezza: 2.0 cm, spessore: 2.5 mm Il sistema è costituito dalle lamelle e dall adesivo epossidico Sikadur -330 A cosa bisogna fare attenzione: - le distanze marginali e assiali devono essere definite a seconda della resistenza del sottofondo. - l armatura esistente non deve essere separata. t Larghezza della lamella Ferri d armatura ~ 4 mm Calcestruzzo Esempio: se la forza trasmessa dalla lamella non può essere deviata nel sottofondo, c è il pericolo di sfaldamento su grande superficie. Calcestruzzo Linea di rottura Linea di rottura Calcestruzzo Geometria / lamelle da inserimento Calcestruzzo Estensione calcolata* Rd ~ 4 mm Ferri d armatura t Larghezza della lamella 14 15

9 Rinforzo di travi, pareti e pilastri Tessuto SikaWrap Tessuto unidirezionale in fibra di carbonio e fibra di vetro per il rinforzo di pilastri, pareti, solette, travi ecc. Esempi di applicazione Vantaggi Informazioni per l ingegnere Caratteristiche del materiale laminato Portata con il 6% di estensione Modulo E (MPA) Osservazione SikaWrap tipo 230C / kn/m larghezza per lo spessore del laminato di = 1.0 mm tipo 300C / kn/m larghezza per lo spessore del laminato di = 1.0 mm tipo 430G /25 90 kn/m larghezza per lo spessore del laminato di = 0.5 mm rinforzo di pilastri tramite legatura rinforzo della spinta rinforzo di edifici storici aumento della resistenza di portata di pareti a scopo antisismico. Impiego a dipendenza del tipo di fibra Tipo di fibre Carbonio (C) Impiego Per il rinforzo attivo, ossia in caso di carico costante o pericolo di affaticamento. Si può impiegare anche per rinforzi passivi (antisisma). nessuna corrosione peso proprio esiguo facile da trasportare I tessuti agiscono unitamente alla resina (Sikadur -330) nella quale sono inglobati. Per il calcolo statico non si devono quindi impiegare i valori nominali delle fibre, bensì quelli del laminato. I valori variano a seconda del tipo di tessuto. La resistenza alla trazione adesiva del sottofondo in calcestruzzo deve essere di almeno 1.0 N/mm 2. In media almeno 1.5 N/mm 2 Il sistema è costituito dal tessuto e dall adesivo epossidico Sikadur -330 Il tempo d attesa dall applicazione alla sollecitazione 23 C è di 7 giorni Applicazione di SikaWrap Nel procedimento a secco SikaWrap si adagia direttamente nel letto di adesivo Sikadur -330 applicato in precedenza e quindi si pressa tramite rullo. In questo modo l adesivo penetra nel tessuto. Questo procedimento è possibile fino a un peso del tessuto di 300 g/m 2. Vetro (G) Per rinforzi passivi, ad esempio antisismici o antiurto per i pilastri

10 Rinforzo di spinta con angolari in CFK Sika CarboShear L Angolari in fibra di carbonio, per il rinforzo di spinta su costruzioni portanti in calcestruzzo armato. Sono un complemento al sistema di rinforzo in CFK Sika CarboDur, per il rinforzo della resistenza alla flessione. Esempi d impiego rinforzo di spinta di strutture portanti in calcestruzzo in caso di maggiorazione del carico utile rimpiazzo dell armatura di spinta in caso di risparmi successivi; aumento della resistenza di portata in caso di modifiche normative. Vantaggi nessuna corrosione peso proprio esiguo facili da trasportare facili da tagliare spessore esiguo, si possono rivestire agevolmente applicazione facile, anche sopra testa ancoraggi definiti Informazioni per l ingegnere Caratteristiche del materiale Resistenza minima alla trazione (Mpa) Modulo E (Mpa) Estensione a rottura Sika CarboShear % 0.60 % Massima estensione calcolata Rd L ancoraggio dell ala più lunga si esegue con l adesivo Sikadur -30 sulla piastra di. La lunghezza d ancoraggio influisce sulla forza d estrazione dell angolare. Resistenza alla trazione adesiva del sottofondo in calcestruzzo: almeno 1.5 N/mm 2, nella media 2.0 N/mm 2 Il sistema è costituito dagli angolari e dall adesivo Sikadur -30 oppure Sikadur -30 LP regola generale per il consumo dell adesivo: da 0.5 a 1.0 kg per singolo angolare (a seconda delle dimensioni). Gli angolari possono essere rivestiti come le lamelle Sika CarboDur. Lunghezza d ancoraggio Forza d estrazione (rottura) 100 mm ca. 77 kn ca mm ca. 100 kn ca mm ca. 120 kn ca. 95 Forza d estrazione relativa in % della sollecitazione a rottura 18 19

11 Indurimento accelerato Termoinduritore Sika CarboDur Riscaldatore elettrico per l indurimento accelerato degli incollaggi di lamelle CFK Sika CarboDur oppure per aumentare la temperatura d impiego. Funzionamento La corrente continua con un voltaggio approssimativo da 0 a 100 V viene immessa attraverso le lamelle che fungono da resistenza e si riscaldano. In questo modo si riscalda anche l adesivo sottostante che indurisce più rapidamente. Temperature d impiego: Temperaturen Sikadur -30 Sikadur -30 LP + 30 C senza termoinduritore senza termoinduritore + 40 C senza termoinduritore senza termoinduritore + 50 C senza termoinduritore senza termoinduritore + 60 C impossibile con termoinduritore + 70 C impossibile con termoinduritore + 80 C impossibile con termoinduritore (indurimento a 90 C) Limiti: Kleber Senza termoinduritore Sika CarboDur Con termoinduritore Sika CarboDur Sikadur C Sikadur -30 LP + 25 C Evitare i sottofondi congelati (ghiaccio) *Con temperature basse (< +10 C) l adesivo risulta più difficile da mettere in opera (viscosità elevata). Si consiglia di immagazzinare l adesivo a circa +20 C per una durata approssimativa di 24 ore prima dell applicazione. Vantaggi indurimento rapido dell adesivo per armature, entro 2 4 ore consente l esecuzione dei lavori di rinforzo a temperature basse; facile da trasportare; per aumentare la temperatura d impiego (resistenza maggiorata al calore dell adesivo per armature Sikadur -30 LP) uso semplice risparmio sui costi grazie al tempo di risanamento abbreviato La temperatura ottenibile dipende dal tipo e dalla lunghezza delle lamelle. In generale vale la regola secondo la quale con le sezioni minori del tipo S si ottengono temperature più elevate di quelle raggiungibili con le sezioni maggiori del tipo M. Quale riferimento, si consideri che con una lunghezza di 15 m è possibile ottenere aumenti di temperatura nell ordine di 50 C. Informazioni per l ingegnere Tempi d indurimento: Adesivo senza termoinduritore Sika CarboDur con termoinduritore Sika CarboDur Temperatura + 10 C + 25 C + 60 C + 70 C + 80 C Sikadur giorni 3 giorni 4 ore 3 ore 2 ore Sikadur -30 LP giorni 6 ore 4 ore ore 20 21

12 Rinforzo strutturale con lamelle in CFK pretensionate Sika StressHead e VSL Il sistema di pretensionamento StressHead si basa sul principio del pretensionamento esterno, con o senza adesivo, costituito da teste di tensione con trasmissione della forza concentrata alle estremità della lamella. Esempi di applicazione rinforzo di strutture portanti in caso di maggiorazione del carico utile formazione di elementi di trazione nel rinforzo di pareti (antisisma) riduzione delle deformazioni riduzione delle tensioni nell armatura in acciaio contenimento delle larghezze di fessurazioni Argomenti a favore del sistema di pretensionamento StressHead può essere applicato sotto carico (sollecitazione dinamica) può essere impiegato anche su sottofondi di cattiva qualità (calcestruzzo: almeno 10 N/mm 2 ) sfruttamento delle buone qualità del materiale delle lamelle in CFK breve ancoraggio finale della lamella in CFK (meno di 12 cm) trasmissione di forza concentrata nel sottofondo applicazione semplice ed economica, senza dispositivi di sollevamento o di pressione applicazione completamente indipendente dalle intemperie e dalle temperature (senza adesivo) Informazioni per l ingegnere Le caratteristiche del sistema di pretensionamento si basano sulla qualità scelta del sistema d ancoraggio e sono confermate dalle prove di omologazione. Testa d ancoraggio Lamelle in CFK Materiale CFK Tipo Sika CarboDur S624 Peso 550 g Resistenza alla trazione 2800 N/mm 2 Misure 60/80 x 110 mm Misure 60 x 2.4 mm Sistema di pretensionamento StressHead Forza di pretensionamento P 0, max = 220 kn Forza ancorata P u, min = 300 kn Pretensionamento P0 = 1540 N/mm 2 Estensione P0 = 0.95 % Inserimento nell adesivo: Con la sezione della lamella (60 x 2.4 mm) si può assorbire complessivamente una forza di trazione pari a 250 kn (con fattore di sicurezza di 1.6). Con il pretensionamento P 0,max = 220 kn si aggiungono localmente 30 kn, fino al raggiungimento del limite della sicurezza di portata

13 Strutture dei sistemi Risanamento del calcestruzzo e rinforzo Se l armatura della struttura esistente è corrosa in seguito a carbonatazione o all azione dei cloruri, la superficie del calcestruzzo deve essere asportata e riprofilata. La malta da Sika MonoTop -412 N deve essere lasciata essiccare sufficientemente a lungo (al massimo 4% di umidità del sottofondo secondo il metodo CM). Il tempo d attesa a 20 C è di circa 7 giorni, sempre a dipendenza del clima e dello spessore dello strato. 1 2 Riprofilamento del calcestruzzo 1 Malta da riprofilamento Sika MonoTop- 412N, compreso il ponte adesivo con Sika MonoTop Lamella Sika CarboDur incollata con Sikadur -30 Quando si impiegano le lamelle Sika CarboDur sulle travate di un ponte stradale che in seguito sono soggette alla fiammatura di manti bituminosi d impermeabilizzazione, le lamelle devono essere protette contro il calore. Il sistema è stato collaudato con successo in laboratorio e sui cantieri Protezione contro il calore 1 Sikadur Lamella Sika CarboDur 3 Sikadur -30 con sabbia di quarzo 4 SikaTop -Armatec 110 EpoCem 5 Sikafloor -82 EpoCem Protezione La superficie della lamella può essere rivestita con una vernice colorata, ad esempio Sikagard -550 W Elastic oppure Sikagard -ElastoColor W. Applicando un colore chiaro si possono ridurre le temperature superficiali se le lamelle sono esposte direttamente all irradiazione solare. Rivestimento 1 1 Lamella Sika CarboDur 2 Rivestita con Sikagard -550 W Elastic oppure Sikagard -ElastoColor W 2 Le lamelle possono anche essere ricoperte con una malta cementizia, ad esempio per proteggerle contro i danni intenzionali. 1 Rivestimento di protezione 1 Lamelle Sika CarboDur, spatolatura ra schiata Sikadur -30 cosparsa con sabbia. 2 Rivestita con Sika MonoTop

14 Protezione antincendio Sistema di protezione con piastre antincendio Il sistema dell armatura incollata è costituito dalle lamelle in fibra di carbonio o dal tessuto di fibra e dall adesivo epossidico. In caso d incendio questo adesivo epossidico perde la sua resistenza. Il flusso di forza dal sottofondo alla lamella o al tessuto viene interrotto è il rinforzo non è più efficace. Se in caso di guasto dell armatura incollata la sicurezza di portata potrebbe non essere più garantita, l armatura incollata deve essere protetta contro le temperature troppo elevate. Il modo migliore è quello di impiegare piastre antincendio. Le prove eseguite dall EMPA in forni orizzontali hanno dimostrato che le lamelle in CFK possono essere efficacemente protette contro gli effetti del fuoco utilizzando piastre antincendio (Promat). Contrariamente alle lamelle in acciaio, quelle in CFK non devono essere fissate con bulloni per evitare la caduta Ricerca Nel frattempo numerosi istituti di collaudo e di ricerca in tutto il mondo hanno eseguito prove con il sistema Sika Carbo- Dur. Presentiamo qui una selezione di lavori, rapporti e omologazioni relativi all area di lingua tedesca: Rapporti di ricerca (cronologia) Armatura esterna in resine epossidiche rinforzate con fibra di carbonio su calcestruzzo armato Rinforzo di calcestruzzo armato con lamelle in fibra pretensionate e adesivo Rinforzo di opere murarie con lamelle in fibra e adesivo in zone a rischio sismico Rapporti di prova (con indicazione dei materiali Sika impiegati) Prove d incendio su strutture portanti in calcestruzzo rinforzate successivamente Dissertazione di Hp. Kaiser, ETH Zurigo, n Dissertazione di M. Deuring, ETH Zurigo, n (rapporto EMPA n. 224) Dissertazione di G. Schwegler, ETH Zurigo, n (rapporto EMPA n. 229) Rapporti EMPA n Sikadur Temperatura T [ C] Incendio normalizzato ISO Lamella in CFK incollata Calcestruzzo Esame dello strato adesivo di lamelle CFK incollate su calcestruzzo Rapporti EMPA n Sika CarboDur Typ S Sikadur -30 Prove di carico statico su travi in calcestruzzo rinforzate con il sistema Sika CarboDur Irrigidimento delle travi trasversali in legno del ponte storico di Sins con materiali sintetici rinforzati con fibra di carbonio (CFK) Prova delle lamelle di spinta in CFK su travi T1 e T2 di platee in calcestruzzo armato Rapporti EMPA n /1 Sikadur -30 Rapporti EMPA n Rapporti EMPA n /1 Sika CarboDur Typ S Sikadur -30 Sika CarboDur Heizgerät Sika CarboShear L Sikadur -30 Sika CarboDur Typ M 200 Prova delle lamelle di spinta in CFK. Trave a sbalzo T3 Rapporti EMPA n /2 Sika CarboShear L Sikadur Tempo [min] Piastre antincendio Rinforzo di spinta con tessuto in CFK. Trave di prova T4 Rinforzo di spinta con tessuto in CFK. Trave di prova T5, tessuto posato a 45 Rapporti EMPA n /1 Sika Wrap Hex -230C Sikadur -330 Rapporti EMPA n Sika Wrap Hex -230C Sikadur -330 Informazioni per l ingegnere La norma SIA 166 dispone: Se in caso di guasto dell armatura incollata, la resistenza di portata della struttura non rinforzata sarebbe insufficiente, l armatura incollata deve essere protetta contro il fuoco, il vandalismo o altri danni. Se la resistenza di portata della struttura non rinforzata è maggiore del valore di misurazione ridotto E d = G k + x Q k non è necessario prevedere interventi per la protezione dell armatura incollata. Il rapporto relativo alle prove dell EMPA può essere richiesto a Sika Schweiz AG. Omologazioni in Germania Perizie: ibmb, TU Braunschweig: prova dell adesivo epossidico Sikadur 30 e del primer Icosit 277 secondo le Direttive per l esame d omologazione di adesivi in resina reattiva e primer per rinforzi con lamelle incollate su strutture portanti in calcestruzzo armato (progetto 1989). Rapporto di prova n. 1871/0054. Ufficio d ingegneria Prof. Dott. Ing. F. S. Rostásy: perizia G97/0250, valutazione dell idoneità delle lamelle in CFK del sistema Sika CarboDur come armatura incollata per il rinforzo di elementi costruttivi e base di misurazione per l omologazione generale dell ente di vigilanza edile. Braunschweig Ufficio d ingegneria Prof. Dott. Ing. E.h. F. S. Rostásy: perizia G99/0355, valutazione dell idoneità delle lamelle in CFK Sika CarboDur tipo M quale armatura incollata per accrescere la capacità di resistenza alla trazione flettente di platee e travi in acciaio o calcestruzzo precompresso e indicazioni di misurazione per l omologazione generale dell ente di vigilanza edile. Braunschweig Omologazioni: Incollaggi resistenti alla spinta tra piastre in acciaio ed elementi costruttivi in calcestruzzo armato o elementi in calcestruzzo precompresso con il sistema costituito dall adesivo Sikadur 30 e dal primer Icosit 277 Rinforzo di elementi costruttivi in calcestruzzo armato e calcestruzzo precompresso tramite le lamelle in fibra di carbonio Sika CarboDur incollate e resistenti alla spinta. Istituto tedesco di tecnica edile, Berlino Z dal 1995 Istituto tedesco di tecnica edile, Berlino Z dal 1997 Complemento con il tipo M, modulo E = N/mm 2 26

15 Sika il partner affidabile. Valore aggiunto: dalle fondamenta al tetto Soluzioni sistematiche per la costruzione di tunnel Tecnologia del calcestruzzo Impermeabilizzazioni Pavimentazioni industriali e rivestimenti decorativi Posa in opera di piastrelle Colle e sigillanti per l involucro della struttura Protezione antincendio per acciaio e calcestruzzo Protezione anticorrosione dell acciaio Ripristino e protezione del calcestruzzo Rinforzo di strutture portanti Impermeabilizzazione di tetti piani Sika Schweiz AG Tüffenwies 16 CH-8048 Zurigo Tel Fax Prima della lavorazione e della messa in opera si deve sempre consultare la scheda vigente dei dati sulle caratteristiche del prodotto. Fanno stato le condizioni commerciali generali vigenti. BRO050df1008 Sika Schweiz AG