RINFORZO PER CARICHI VERTICALI: STRUTTURE IN CA

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1 GLI INTERVENTI POST SISMA RINFORZO PER CARICHI VERTICALI: STRUTTURE IN CA Relatore: Ing. Adriano DICUONZO, Ph.D. Funzionario del Servizio Tecnico Bacino Reno Struttura Competente in Materia Sismica Regione Emilia-Romagna (Ferrara, 30 Maggio 2014) 1

2 Motivazioni: INTERVENTI DI RINFORZO DI STRUTTURE IN CA - Recupero e risanamento di elementi strutturali degradati; - Incremento della resistenza degli elementi strutturali (es. aumento dei carichi di progetto per cambio di destinazione d uso, recupero di travi con armatura carente per errori progettuali); Carichi verticali - Danni localizzati alle strutture (es. urti, incendi, esplosioni); - Consolidamento di elementi strutturali danneggiati per azione sismica; Azione sismica - Adeguamento e miglioramento sismico;

3 CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI (Re. 8.4 NTC08) Gli interventi di rinorzo a carichi verticali rientrano nella categoria di Interventi di RIPARAZIONE o INTERVENTO LOCALE ( NTC2008) purché riguardino singole parti e/o elementi della struttura e interessino porzioni limitate della costruzione. Il progetto e la valutazione della sicurezza potranno essere rieriti alle sole parti e/o elementi interessati e documentare che, rispetto alla conigurazione precedente (al danno, al degrado, ecc) non siano prodotte sostanziali modiiche al comportamento delle altre parti e della struttura nel suo insieme e che gli interventi comportino un miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti. - Modiica delle RESISTENZE degli elementi OK, intervento locale - Modiica delle RIGIDEZZE degli elementi ATTENZIONE, potrebbe non essere un intervento locale 3

4 CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI (Re. 8.4 NTC08) Procedure da rispettare in Emilia-Romagna (L.R. n. 19/2008) - zone sismiche 3 e 4: I lavori non possono essere iniziati ino a quando non sia stato eettuato il DEPOSITO DEL PROGETTO ESECUTIVO riguardante le strutture presso lo sportello unico per l edilizia (Ri. Art. 13 L.R. n. 19/2008). - zone sismiche 2: L inizio del lavori è sempre subordinato al rilascio dell AUTORIZZAZIONE SISMICA da parte della struttura tecnica competente. 4

5 CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI (Re. 8.4 NTC08) Procedure da rispettare in Emilia-Romagna (L.R. n. 19/2008) ATTENZIONE!! Nelle zone sismiche 3 e 4 sono sempre soggetti a preventiva AUTORIZZAZIONE SISMICA tutti gli interventi (anche locali...): a) in abitati dichiarati da consolidare (di cui all'art. 61 del D.P.R. n. 380 del 2001); b) presentati a seguito di accertamento di violazione delle norme antisismiche; c) relativi ad ediici di interesse strategico e alle opere inrastrutturali la cui unzionalità durante gli eventi sismici assume rilievo ondamentale per le inalità di protezione civile, nonché relativi agli ediici e alle opere inrastrutturali che possono assumere rilevanza in relazione alle conseguenze di un loro eventuale collasso. 5

6 Classiicazione sismica dell Emilia-Romagna, OPCM n. 3274/2003 Zona 1: sismicità alta Zona 2: sismicità media Zona 3: sismicità bassa Zona 4: sismicità molto bassa Le 4 categorie di classiicazione sono determinate in base alla pericolosità sismica. 6

7 Strutture aventi unzione in materia sismica STB Po di Volano e della Costa Comune di Ferrara Associazione intercomunale alto errarese 7

8 PRINCIPALI RIFERIMENTI NORMATIVI REGIONALI (ER): - L.R. n. 19 del 30 ottobre 2008 Norme per la riduzione del rischio sismico - D.G.R. n. 1661/2009 Approvazione elenco categorie di ediici di interesse strategico e opere inrastrutturali la cui unzionalità durante gli eventi sismici assume rilievo ondamentale per le inalità di protezione civile ed elenco categorie di ediici e opere inrastrutturali che possono assumere rilevanza in relazione alle conseguenze di un eventuale collasso - D.G.R. n. 1373//2011 Atto di indirizzo recante l individuazione della documentazione attinente alla riduzione del rischio sismico necessaria per il rilascio del permesso di costruire e per gli altri titoli edilizi, alla individuazione degli elaborati costitutivi e dei contenuti del progetto esecutivo riguardante le strutture e alla deinizione delle modalità di controllo degli stessi, ai sensi dell art. 12, comma 1 e dell art. 4, comma 1 della L.R. n. 19 del D.G.R. n. 687/2011 Atto di indirizzo recante l individuazione degli interventi privi di rilevanza per la pubblica incolumità ai ini sismici - D.G.R. n. 1879/2011 Approvazione dell'atto di indirizzo in merito alla deinizione degli interventi di sopraelevazione, ampliamento e delle strutture compenetranti, ai ini dell'applicazione del paragrao delle NTC2008 e della L.R. n. 19 del

9 DEGRADO DELLE STRUTTURE IN CA - Le maniestazioni di degrado hanno dierenti cause. - Le cause possono essere di natura chimica, isica, meccanica e biologica. - Il degrado è generalmente proporzionale alla porosità del cls (ad eccezione del degrado per aggressioni biologiche). - La porosità del cls è proporzionale all acqua d impasto -> più un conglomerato è poroso minore sarà la sua resistenza. Questo spiega perché un opera realizzata con cls di scarse caratteristiche meccaniche ha anche, generalmente, scarsa durabilità. 9

10 DEGRADO DELLE STRUTTURE IN CA Le principali maniestazioni di degrado del cls sono essenzialmente di due tipi: - disgregazione (supericiale o proonda) del conglomerato con o senza ossidazione delle armature; - ormazione di lesioni/essure che interessano la zona degradata. 10

11 DEGRADO DELLE STRUTTURE IN CA Il processo responsabile del deterioramento, può coinvolgere: - la matrice cementizia (per esempio decalciicazione, attacco solatico); - la componente lapidea (per esempio reazioni alcali-aggregato); - le armature. Questi aspetti sono strettamente legati tra loro e tendono ad esaltarsi a vicenda. 11

12 DEGRADO DELLE STRUTTURE IN CA Cause principali CARBONATAZIONE Reazione dell idrossido di calcio (calce) con l anidride carbonica presente nell aria (Ca(OH) 2 + CO 2 -> CaCO 3 + H 2 O), in ambienti moderatamente umidi, con ormazione di carbonato di calcio e ciò riduce il ph del cls (da ph > 13 a ph < 11). Come conseguenza si ha il dissolvimento della pellicola passivante delle barre di armatura e la ormazione di ruggine. La velocità del degrado è unzione della porosità e della permeabilità del calcestruzzo. La carbonatazione non avviene se: - i pori sono secchi (la CO 2 si dionde all interno dei pori ma non da luogo a reazioni per assenza di acqua); - il cls è saturo di acqua (a causa della bassa velocità di diusione dell anidride carbonica nell acqua). 12

13 DEGRADO DELLE STRUTTURE IN CA Cause principali ATTACCO DEI CLORURI Reazione dei cloruri con i componenti della pasta cementizia e l acciaio. L acqua penetra nel calcestruzzo trasportando lo ione cloruro Cl - ; la pellicola passivante delle armature è stabile sino a quando il tenore di Cl - non supera la soglia dello %. Oltre tale tenore la pellicola passivante si dissolve e si innesca il meccanismo di ormazione della ruggine. Si hanno tre tipi diversi di attacco in unzione della provenienza dei sali: - Cloruri di mare; - Sali disgelanti: cloruro di sodio (NaCl); - Sali disgelanti: cloruro di calcio (CaCl 2 ). 13

14 DEGRADO DELLE STRUTTURE IN CA Cause principali ATTACCO SOLFATICO ESTERNO Reazione tra lo ione solato SO 4 -- ed i componenti della matrice cementizia. Lo ione solato, che si trova in alcuni terreni e nell acqua di mare, viene trasportato dall acqua nel calcestruzzo. Lo ione solato reagisce con l idrossido di calcio (calce) e l acqua ormando gesso: A sua volta il gesso reagisce con altri composti ormando l ettringite: Quest ultima reazione avviene con un notevole aumento di volume ( 400%), dando quindi origine a rigoniamenti, macroessurazioni ed espulsione del coprierro. 14

15 CICLI DI GELO E DISGELO Alle basse temperature l acqua contenuta nel calcestruzzo si trasorma in ghiaccio. La trasormazione avviene con un aumento di volume di circa il 9%. Se il rapporto volume di acqua/volume dei vuoti è superiore al 91% il ghiaccio solleciterà il calcestruzzo ino a arlo essurare. DEGRADO DELLE STRUTTURE IN CA Cause principali Gli eetti diventano devastanti per successivi cicli di gelo e disgelo. 15

16 RIPRISTINO DEI SUPPORTI (EVENTUALE PREPARAZIONE DEI RINFORZI) PREPARAZIONE DEL SUPPORTO Fasi lavorative: 1. Preparazione del supporto, mediante demolizione meccanica (non battente) o manuale, dell intonaco e del cls ammalorato ino ad ottenere una supericie meccanicamente resistente ed adeguatamente irruvidita. Tale intervento è supericie da ripristinare. da estendere all intera 16

17 RIPRISTINO DEI SUPPORTI (EVENTUALE PREPARAZIONE DEI RINFORZI) TRATTAMENTO DELLE ARMATURE Fasi lavorative: 2. Pulizia accurata del calcestruzzo e dei erri di armatura da polvere, ruggine, vernici e pitture precedentemente applicate. Trattamento delle armature originarie degli elementi strutturali in CA, per inibizione della corrosione, con malta cementizia anticorrosiva. 17

18 RIPRISTINO DEI SUPPORTI (EVENTUALE PREPARAZIONE DEI RINFORZI) RIPARAZIONE DELLE LESIONI Fasi lavorative: 3. Riparazione di essure strutturali in elementi in calcestruzzo armato con utilizzo di resine epossidiche di adeguata viscosità e luidità. La riparazione delle essure in elementi in CA deve essere eettuata in modo da ripristinare la continuità strutturale di ogni elemento. Le resine possono essere spatolate, colate o iniettate a pressione. 18

19 RIPRISTINO DEI SUPPORTI (EVENTUALE PREPARAZIONE DEI RINFORZI) RIPRISTINO DEL COPRIFERRO Fasi lavorative: 4. Ricostruzione volumetrica per il ripristino del coprierro del calcestruzzo armato mediante applicazione di malte tixotropiche ibrorinorzate o malte a basso modulo elastico composte da cemento, aggregati selezionati, ibre sintetiche e resine polimeriche. 19

20 RIPRISTINO DEI SUPPORTI (EVENTUALE PREPARAZIONE DEI RINFORZI) RIPRISTINO DEL COPRIFERRO Fasi lavorative: 4. L applicazione dovrà avvenire a cazzuola, spatola o a spruzzo, nello spessore massimo di mm per strato. Spessori superiori dovranno essere eseguiti in più strati resco su resco. 20

21 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA - rinorzo con incamiciatura in CA; - rinorzo in acciaio (beton plaquè); - rinorzo in acciaio (sistema CAM); - rinorzo con calcestruzzi/malte ibrorinorzati (FRC/HPFRC); - rinorzo con materiale compositi ibrorinorzati (FRP); 21

22 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA INCAMICIATURA IN CA Ai pilastri possono essere applicate camicie in c.a. per conseguire tutti o alcuni dei seguenti obiettivi: aumento della capacità portante verticale; aumento della resistenza a lessione e/o a taglio; aumento della capacità deormativa; miglioramento dell eicienza delle giunzioni per sovrapposizione.? 22

23 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA INCAMICIATURA IN CA - Lo spessore delle camicie deve essere tale da consentire il posizionamento di armature longitudinali e trasversali con un coprierro adeguato. - L incamiciatura può riguardare tutta la sezione o solo una parte - Nel caso che la camicia non avvolga completamente l elemento, è necessario mettere a nudo le armature nelle acce non incamiciate, e collegare a queste ultime le armature delle acce incamiciate. 1. pilastro esistente; 2. incamiciatura; 3. armatura esistente; 4. armatura longitudinale aggiunta; 5. stae aggiunte; 6. saldature; 7. erri piegati; 23

24 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA INCAMICIATURA IN CA Un ulteriore tecnica per il collegamento tra vecchio e nuovo elemento: 24

25 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA INCAMICIATURA IN CA Se le camicie servono ad aumentare la resistenza lessionale, le barre longitudinali devono attraversare il solaio in apposite orature continue e essere ancorate con adeguata staatura alle estremità superiore... del pilastro ineriore e 1. soletta; 2. trave; 3. colonna esistente; 4. incamiciatura; 5. armatura longitudinale aggiunta; 6. stae aggiunte. 25

26 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA INCAMICIATURA IN CA Se le camicie servono ad aumentare la resistenza lessionale, in ondazione si potrà procedere secondo uno dei seguenti modi: - aumentare la larghezza della ondazione per posizionare gli ancoraggi delle barre; - realizzare ori verticali nella ondazione per l inghisaggio delle barre. 26

27 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA INCAMICIATURA IN CA Se le camicie servono solo per aumentare la resistenza a taglio e la deormabilità, o anche a migliorare l eicienza delle giunzioni, esse devono ermarsi a poco prima (circa 10 mm) del solaio. 1. soletta; 2. trave; 3. colonna esistente; 4. incamiciatura; 5. armatura longitudinale aggiunta; 6. stae aggiunte. 27

28 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA INCAMICIATURA IN CA IPOTESI DI CALCOLO Ai ini della valutazione della resistenza e della deormabilità di elementi incamiciati sono accettabili le seguenti ipotesi sempliicative: - l elemento incamiciato si comporta monoliticamente, con piena aderenza tra il calcestruzzo vecchio e il nuovo; - si trascura il atto che il carico assiale è applicato alla sola porzione preesistente dell elemento, e si considera che esso agisca sull intera sezione incamiciata; - le proprietà meccaniche del calcestruzzo della camicia si considerano estese all intera sezione...se le dierenze ra i due materiali non sono eccessive. 28

29 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA INCAMICIATURA IN CA VERIFICHE I valori della capacità da adottare nelle veriiche sono quelli calcolati con rierimento alla sezione incamiciata nelle ipotesi sempliicative su indicate, ridotte secondo le espressioni seguenti: - resistenza a taglio: V R = 0.9V R - resistenza a lessione: M y = 0.9M y - deormabilità allo snervamento: y = 0.9 y - deormabilità ultima: u = 0.9 u 29

30 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA INCAMICIATURA IN ACCIAIO Le incamiciature in acciaio possono essere applicate ai pilastri per conseguire tutti o alcuni dei seguenti obiettivi: aumento della resistenza a taglio; aumento della capacità deormativa; miglioramento dell eicienza delle giunzioni per sovrapposizione; aumento della capacità portante verticale (per eetto del coninamento del cls); 30

31 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA METODO BETON PLAQUÈ - Rinorzo di travi Il rinorzo delle travi è realizzato mediante l impiego di lastre di acciaio, di opportuno spessore (tipicamente 4-8 mm), issate al supporto in CA con ancoraggi meccanici e/o resine epossidiche. 31

32 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA METODO BETON PLAQUÈ - Rinorzo di travi Il rinorzo delle travi può essere realizzato anche mediante l impiego di proili e calastrelli in acciaio di opportuno spessore, issate al supporto in CA con ancoraggi meccanici e/o resine epossidiche. 32

33 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA METODO BETON PLAQUÈ Rinorzo di pilastri Le camicie in acciaio applicate a pilastri rettangolari sono generalmente costituite da quattro proili angolari sui quali vengono saldate piastre in acciaio (calastrelli) di dimensioni ed interasse adeguati. Le bande possono essere preriscaldate prima della saldatura in modo da ornire successivamente una pressione di coninamento. 33

34 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA SISTEMA CAM (Cerchiatura Attiva Manuatti) Il sistema CAM è basato sull uso di nastri pretesi in acciaio ad alta resistenza che coninano in maniera attiva le membrature in calcestruzzo contrastando su proili metallici pressopiegati ad L e/o piastre imbutite. I nastri vengono posti in opera intorno agli angolari utilizzando una apposita macchina in grado di ornire una pretrazione misurabile ai nastri in modo da produrre un lieve stato di precompressione. 34

35 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA SISTEMA CAM Rinorzo a lessione di travi 35

36 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA SISTEMA CAM Rinorzo a taglio di travi Avvolgimento completo Avvolgimento parziale 36

37 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA Rinorzo in FRC/HPFRC acciaio polipropilene vetro 37

38 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA Rinorzo in FRC/HPFRC L aggiunto delle ibre non modiica sostanzialmente il comportamento a compressione del cls ma gli ornisce una signiicativa resistenza residua a trazione (ossia dopo la essurazione). Comportamento post essurativo degradante Comportamento post essurativo incrudente 38

39 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA Rinorzo a lessione e taglio in FRC/HPFRC 39

40 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA Rinorzo dei pilastri rinorzato con camicia esterna in FRC/HPFRC 40

41 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA Rinorzo dei pilastri rinorzato con camicia esterna in FRC/HPFRC RIFERIMENTI NORMATIVI - NTC 2008, 8.6: Gli interventi sulle strutture esistenti devono essere eettuati con i materiali previsti dalle presenti norme; possono altresì essere utilizzati materiali non tradizionali, purché nel rispetto di normative e documenti di comprovata validità, ovvero quelli elencati al cap CNR-DT 204/2006: Istruzioni per la Progettazione, l Esecuzione ed il Controllo di Strutture di Calcestruzzo Fibrorinorzato. 41

42 I MATERIALI COMPOSITI I materiali compositi ibrorinorzati sono generalmente costituiti da matrici polimeriche e da ibre lunghe continue di carbonio, vetro o arammide, comunemente denominati FRP, acronimo di Fiber Reinorced Polymers. 42

43 PRINCIPALI FORME COMMERCIALI I compositi per il rinorzo strutturale sono disponibili in diverse geometrie: dalle lamine pultruse, caratterizzate da una disposizione unidirezionale delle ibre ed utilizzate preeribilmente per placcare superici regolari, ai tessuti (mono o pluri assiali), acilmente adattabili alla orma dell elemento strutturale rinorzato - Lamine pultruse (ibre monoassiali) - Tessuti impregnati in situ (ibre mono o pluriassiali) - Preimpregnati (ibre mono o pluriassiali) 43

44 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA Rinorzo con materiali compositi ibrorinorzati (FRP) VANTAGGI DEGLI FRP (Fiber Reinorced Polymer) I materiali ibrorinorzati presentano numerosi vantaggi rispetto ai materiali tradizionali tra i quali: - elevata resistenza a trazione; - basso peso speciico; - eccellente resistenza alla corrosione; - rapidità di applicazione (spesso gli interventi non richiedono l interdizione della struttura che può rimanere unzionante durante l esecuzione dei lavori); - bassa invasività (spessori ridottissimi) e reversibilità degli interventi; 44

45 PROPRIETÀ MECCANICHE DELLE FIBRE E DELLE MATRICI Le proprietà meccaniche delle matrici sono però decisamente ineriori a quelle delle ibre!!! 45

46 Comportamento a trazione monoassiale delle ibre più comuni Legame costitutivo ibre: - elastico-lineare ino a rottura; - privo di duttilità; Fibre di carbonio -> ridotta capacità deormativa -> Quanto incide nel progetto/veriica degli elementi in CA rinorzati? 46

47 MATRICI Le matrici polimeriche possono essere distinte in: resine termoindurenti (le più utilizzate); resine termoplastiche. Le resine termoindurenti più comuni sono le seguenti: - le resine epossidiche; - le resine poliesteri; - le resine vinilesteri; - le resine enoliche. 47

48 Tra le resine termoindurenti quelle epossidiche sono le più utilizzate, grazie alle seguenti caratteristiche: - buone proprietà meccaniche; - ottima resistenza alla corrosione; MATRICI - semplicità del processo di trattamento, che può avvenire ad una qualsiasi temperatura compresa tra i 5 C e 150 C. 48

49 LEGAMI COSTITUTIVI DI FIBRA, MATRICE... E COMPOSITO max,frp FRP max,frp 49

50 Conronto tra le proprietà isico-meccaniche dei compositi ibrorinorzati (C-FRP, A-FRP e G-FRP) e dei materiali tradizionali (acciaio, alluminio) C-FRP A-FRP G-FRP 50

51 Rapporti rigidezze/peso e resistenze/peso C-FRP A-FRP G-FRP (E L /) FRP >> (E L /) acciaio 51

52 RINFORZI PER CARICHI VERTICALI DI STRUTTURE IN CA Rinorzo con materiali compositi ibrorinorzati (FRP) - CONCETTI BASILARI DEL PROGETTO DI RINFORZO - CENNI DI PROGETTO E VERIFICA DI SEZIONI IN CA RINFORZATE (Rinorzo a lessione, rinorzo a taglio, coninamento dei pilastri) - SEMPLICI ESEMPI DI CALCOLO - FASI LAVORATIVE DI APPLICAZIONE DEGLI FRP - CASI REALI DI RINFORZO DI STRUTTURE CON FRP 52

53 Circ. n. 617/ Nel caso in cui nell intervento si accia uso di materiali compositi (FRP), ai ini delle veriiche di sicurezza degli elementi rinorzati si possono adottare le Istruzioni CNR-DT 200/2004 e ss.mm.ii. ( C ). REVISIONE - BOZZA Istruzioni CNR-DT 200 R1/

54 CONCETTI BASILARI DEL PROGETTO DI RINFORZO - Il sistema di rinorzo deve essere posizionato nelle zone in cui è necessario resistere a sorzi di trazione; - Al composito non devono, in generale, essere aidati sorzi di compressione; - Le proprietà meccaniche di resistenza (e di deormazione) dei materiali o dei prodotti usati nel rinorzo sono quantiicate dai corrispondenti valori caratteristici; - I soli parametri di rigidezza (moduli elastici) dei materiali o dei prodotti usati nel rinorzo e sono valutati attraverso i corrispondenti valori medi; 54

55 CONCETTI BASILARI DEL PROGETTO DI RINFORZO Di regola, per l elemento rinorzato, non può essere considerato un incremento della capacità di calcolo, dovuto al solo FRP, superiore al 60% di quella dell elemento non rinorzato. (Tale limitazione non si applica per azioni eccezionali e sismiche) Ridotto al 50% nella CNR-DT 200 R1/

56 CONCETTI BASILARI DEL PROGETTO DI RINFORZO: RINFORZO A FLESSIONE 56

57 CONCETTI BASILARI DEL PROGETTO DI RINFORZO: RINFORZO A FLESSIONE Il collasso di una sezione inlessa in c.a. placcata con nastri/lamine in FRP può avvenire: ROTTURA DUTTILE ROTTURA FRAGILE (a) rottura della lamina/nastro (b) compressione del cls (con acciaio snervato) (c) crisi per taglio (d), (e), () crisi per delaminazione (collasso prematuro!) 57

58 CONCETTI BASILARI DEL PROGETTO DI RINFORZO: RINFORZO A FLESSIONE Nello spirito del criterio di gerarchia delle resistenze, il collasso non deve mai avvenire per delaminazione (perdita di aderenza tra calcestruzzo e composito) in quanto è un meccanismo di tipo ragile. 58

59 RESISTENZA NEI CONFRONTI DELLA DELAMINAZIONE - Modalità 1: Delaminazione di estremità (Quando la lunghezza di ancoraggio non è suiciente a traserire la orza richiesta); - Modalità 2: Delaminazione intermedia (causata da essure per lessione nella trave); - Modalità 3: Delaminazione causata da essure diagonali da taglio (carenza di armature trasversali); - Modalità 4: Delaminazione causata da irregolarità e rugosità della supericie di cls; 59

60 RESISTENZA NEI CONFRONTI DELLA DELAMINAZIONE DELAMINAZIONE DI ESTREMITÀ (MODALITÀ 1) dd l e E t 2 ctm (lunghezzein mm) b l e La lunghezza l e viene deinita lunghezza ottimale di ancoraggio e corrisponde alla lunghezza minima di quest ultimo che assicura la trasmissione del massimo sorzo di aderenza. - ctm è la resistenza media a trazione del cls costituente il supporto; - E e t sono il modulo di elasticità e lo spessore del composito ibrorinorzato; l / 60

61 RESISTENZA NEI CONFRONTI DELLA DELAMINAZIONE DI ESTREMITÀ (MODALITÀ 1) Per lunghezze di ancoraggio maggiori o uguali a quella ottimale, la tensione di progetto del rinorzo, dd, ovvero il valore della massima tensione alla quale il rinorzo può lavorare nella sezione terminale di ancoraggio, vale: dd E 0,03k t b ck ctm (Forze in N e lunghezze in mm) (Sistemi di rinorzo certiicati in accordo al Cap. 2 delle Istruzioni CNR-DT 200/2004) Fattore geometrico: (attore di ricoprimento) k b b 2 b b (lunghezze in mm) 61

62 RESISTENZA NEI CONFRONTI DELLA DELAMINAZIONE INTERMEDIA (MODALITÀ 2) Devo veriicare che la tensione massima nel rinorzo non superi il valore di dd,2 3 dd, 2 dd Il corrispondente valore della deormazione di progetto del rinorzo, ε dd, vale: dd dd, 2 E 62

63 CONCETTI BASILARI DEL PROGETTO DI RINFORZO: RINFORZO A FLESSIONE L intervento di rinorzo risulta eicace per sezioni a debole armatura ossia, allo SLU, si dovrà avere: - acciaio teso snervato (deormazione dell acciaio ε s maggiore o uguale del valore di progetto della deormazione di snervamento, ε yd ). Le ulteriori ipotesi ondamentali su cui si basa l analisi allo SLU delle sezioni di CA rinorzate con FRP sono: - legame costitutivo del composito ibrorinorzato elastico lineare ino a rottura; - conservazione della planarità delle sezioni rette ino a rottura, in modo che il diagramma delle deormazioni normali sia lineare; - peretta aderenza tra i materiali componenti (acciaio-cls, FRP-cls); - resistenza a trazione nulla del calcestruzzo. 63

64 RINFORZO A FLESSIONE Pertanto, si ipotizza che la rottura per lessione si maniesti quando si veriica una delle seguenti condizioni: CAMPO 1: raggiungimento della massima deormazione nel rinorzo di FRP, ε d, CAMPO 2: raggiungimento della massima deormazione nel cls compresso, ε cu ; 64

65 RINFORZO A FLESSIONE - Nell ipotesi che il rinorzo di FRP sia applicato su un elemento soggetto ad una sollecitazione preesistente, cui corrisponda un momento applicato Mo, si deve procedere alla valutazione dello stato deormativo iniziale; tuttavia, se Mo è minore del momento di essurazione, lo stato deormativo iniziale può essere, di norma, trascurato. - Le deormazioni signiicative dello stato di sollecitazione preesistente sono quella al lembo compresso, ε c0, e quella al lembo teso, ε 0, dove viene applicato il rinorzo di FRP. Esse possono essere semplicemente ricavate in base alla linearità del diagramma delle deormazioni sulla sezione retta. 65

66 RINFORZO A FLESSIONE CAMPO 1: raggiungimento delle deormazione ultima delle ibre d ; c s2 s1 d d d d x h x x d2 h x d x h x cu (FRP) (Cls al lembo compresso) (Acciaio compresso) (Acciaio teso) NOTE - In generale, è superluo veriicare l entità della deormazione nell acciaio teso in quanto i valori usuali della deormazione limite delle ibre ε d sono tali da escludere il raggiungimento della deormazione limite dell acciaio. 66

67 RINFORZO A FLESSIONE CAMPO 2: raggiungimento delle deormazione ultima del cls, cu ; c s2 s1 cu cu x cu cu h x x d x d x x 2 0 yd d (Cls al lembo compresso) (FRP) (Acciaio compresso) (Acciaio teso) 67

68 RINFORZO A FLESSIONE Per determinare ill momento ultimo della sezione rinorzata sono suicienti 2 semplici equazioni: 1. l equazione di equilibrio alla traslazione nella direzione dell asse della trave; 0 bx cd As 2 s 2 As1 yd A 2. l equazione di equilibrio alla rotazione intorno ad una asse parallelo all asse neutro (ad esempio, passante per il baricentro delle armature tese). M Rd bx cd d x As 2 s2d d2 A d1 - e sono unzione del legame costitutivo del cls; 68

69 RINFORZO A FLESSIONE N c x = x Asse neutro = N c /(bx cd ) = x /x In CAMPO 2 ( c = cu e < d ) si ha: - 0.8; - 0.4; In CAMPO 1 ( = d e c < cu ) si ha: - < 0.8; - < 0.4; 69

70 70 RINFORZO A FLESSIONE x h x E E se x d x E E cu yd s cu s s s s yd s CAMPO 2 ( = cu e < d ) d yd s d s s s s yd s E E se x h d x E E CAMPO 1 ( < cu e = d ) N.B. - Se l acciaio compresso è in ase elastica, la sua tensione di lavoro è ottenibile moltiplicando la deormazione per il modulo di elasticità normale, altrimenti è pari a yd ; - Poiché il rinorzo di FRP ha un comportamento elastico-lineare ino a rottura, la sua tensione è sempre pari alla sua deormazione per il modulo di elasticità; - Nelle zone 1 e 2 l entità della deormazione esibita dalle barre d acciaio tese è sempre superiore a ε yd e pertanto s1 = yd ;

71 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI Solai in latero-cemento 16+4cm (interasse travetti = 50 cm) Carichi permanenti: 1.9 kn/m (carico distribuito sul singolo travetto) Carichi accidentali: 0.25 kn/m (sottotetto non accessibile - cat. H1: Q k = 0.50 kn/m 2 ) Nota: 1 knm = 100 kgm; 1 kn/m = 100 kg/m; 1 kn/m 2 = 100 kg/m 2 ; Ferri di estradosso dei travetti interrotti e con scarsa sovrapposizione SLU: 1.4G k + 1.5Q k = = 3.07 kn/m M Sd,mezz = ql 2 /8 = /8 = 9.60 knm 71

72 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI Il cambio di destinazione d uso di un solaio di sottotetto può essere inquadrato come INTERVENTO LOCALE? Se si, quali condizioni devono essere rispettate? NTC08 È atto obbligo di procedere alla valutazione della sicurezza e, qualora necessario, all adeguamento della costruzione, a chiunque intenda:... c) apportare variazioni di classe e/o di destinazione d uso che comportino incrementi dei carichi globali in ondazione superiori al 10%;... 72

73 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI Il cambio di destinazione d uso di un solaio di sottotetto può essere inquadrato come INTERVENTO LOCALE? Se si, quali condizioni devono essere rispettate? Orientamenti interpretativi in merito a interventi locali o di riparazione in ediici esistenti COMITATO TECNICO SCIENTIFICO in materia di rischio sismico Regione Toscana 2.2 Cambio di destinazione d uso Il cambio di destinazione d uso da sottotetto da non abitabile a abitabile se accompagnato da riacimento completo del solaio di calpestio e/o copertura (raggiungimento di un altezza utile di interpiano compatibile con l abitabilità), comporta la classiicazione dell intervento almeno come miglioramento, atto salvo quanto riportato al p.to (intervento di adeguamento). Nel caso di riacimento parziale del solaio di calpestio e/o copertura la valutazione sarà eettuata caso per caso. 73

74 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI Calcestruzzo C16/20 R ck = 20 MPa cd = 9.1 MPa Acciaio FeB44k yk = 430 MPa E s = 210 GPa yd = MPa yd = Armatura A s2 = 110 = 79 mm 2 A s1 = 210 = 157 mm 2 Eq. di equilibrio alla traslazione: Nota: 1 MPa = 10 kg/cm 2 ; 1 GPa = kg/cm 2 ; 0 bxcd s2 As 2 s1as1 -> x = 24.6 mm Eq. alla rotazione attorno all asse passante per l armatura tesa: M u d x A d c bxcd s2 s2 -> M u = 9.8kNm 74

75 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI x = mm M Rd = 9.9 knm > M Sd = 9.6 knm -> OK 75

76 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI Carichi accidentali: 1.00 kn/m (ambienti ad uso residenziale cat. A: Q k = 2.00 kn/m 2 ) Carichi permanenti: 2.2 kn/m (carico distribuito sul singolo travetto) SLU: 1.4G k + 1.5Q k = = 4.6 kn/m M Sd = ql 2 /8 = /8 =14.4 knm > M Rd!!! 76

77 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI CARBOPLATE E 170 Geometria lamina: spessore = 1.4 mm larghezza = 50 mm Caratteristiche meccaniche: tk = 3100 MPa E = 170 GPa k = 2.0 % 77

78 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI Calcolo di k b, dd e dd b = 100 mm b = 50 mm b / b = 0.5 k b b 2 b b OK E = 170 GPa t = 1.4 mm 2E 0,03kb ck ctm 0.68 t dd 150 MPa dd,2 = 3 dd = 450 MPa E = 170 GPa dd dd,2 E (0.26%) 78

79 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI Calcolo di M u Attraverso le equazioni di equilibrio alla traslazione ed alla rotazione, si ottiene: - Campo di rottura 1 (rottura per raggiungimento della deormazione ultima del rinorzo) - x = 29.7 mm - s1 = MPa - = 450 MPa M u = 14.9 knm > M Sd = 14.4 knm 79

80 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI CONFRONTO: Sezione non rinorzata: M u = 9.9 knm Sezione rinorzata: M u = 14.9 knm L utilizzo del rinorzo ha portato ad un incremento in termini di resistenza a lessione pari al 50.5% della capacità originaria!!! 80

81 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI Calcestruzzo C16/20 R ck = 20 MPa cd = 9.1 MPa Acciaio FeB44k yk = 430 MPa E s = 210 GPa yd = MPa yd = Armatura A s2 = 216 = 402 mm 2 A s1 = 416 = 804 mm 2 Eq. di equilibrio alla traslazione: 0 bxcd s2 As 2 s1as1 -> x = 89.4 mm Eq. alla rotazione attorno all asse passante per l armatura tesa: M u d x A d c bxcd s2 s2 -> M u = 132kNm 81

82 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI M Rd = kn 82

83 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI M Sd = 123 knm (carico variabile per sola manutenzione) M Rd = knm > M Sd = 123 knm -> OK M Sd = 185 knm (carico variabile per civile abitazione) M Rd = knm < M Sd = 185 knm!!! NECESSARIO RINFORZO! 83

84 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI MAPEWRAP C UNI-AX HM Geometria lamina: spessore equiv.= mm larghezza = 300 mm Caratteristiche meccaniche: tk = 4410 MPa E = 390 GPa k = 1.1 % 84

85 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI Calcolo di k b, dd e dd b = 300 mm b = 300 mm b / b = 1.0 k b b 2 b b E = 390 GPa t = =0.628 mm 2E 0,03kb ck ctm 0.68 t dd 305 MPa dd,2 = 3 dd = 915 MPa E = 390 GPa dd dd,2 E (0.23%) 85

86 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI Calcolo di M u Attraverso le equazioni di equilibrio alla traslazione ed alla rotazione, si ottiene: - Campo di rottura 1 (rottura per raggiungimento della deormazione ultima del rinorzo) - x = 181 mm - s1 = MPa - = 915 MPa M u = knm > M Sd = 185 knm 86

87 RINFORZO A FLESSIONE: ESEMPI NUMERICI CONFRONTO: Sezione non rinorzata: M u = 132 knm Sezione rinorzata: M u = knm L utilizzo del rinorzo ha apportato un incremento in termini di capacità di resistenza a lessione pari al 49.8% della capacità originaria!!! 87

88 RINFORZO A TAGLIO Rinorzo a taglio discontinuo Rinorzo a taglio continuo 88

89 RINFORZO A TAGLIO Conigurazioni per il rinorzo a taglio: 89

90 RINFORZO A TAGLIO Conigurazioni per il rinorzo a taglio: CNR-DT 200 R1/

91 RINFORZO A TAGLIO In generale, il taglio di progetto di una sezione in cemento armata rinorzata in FRP può essere scritto nel seguente modo: V Rd min V Rd, ct VRd, s VRd,, V Rd,max - V Rd,ct e V Rd,s sono, rispettivamente, i contributi del calcestruzzo e dell armatura trasversale di acciaio; - V Rd, è il contributo del rinorzo di FRP; - V Rd,max è la resistenza della biella compressa di calcestruzzo; 91

92 RINFORZO A TAGLIO Il contributo a taglio del rinorzo, V Rd,, è valutabile attraverso espressioni che dipendono dalla conigurazione del rinorzo. Nel caso di: 1. Sezione rettangolare; 2. Disposizione ad U o in avvolgimento con nastri verticali; il contributo a taglio del rinorzo può essere espresso mediante le seguenti espressioni: - Rinorzo continuo: V 5d Rd, 1. ed - Rinorzo discontinuo: V 5d Rd, 1. ed t t w p - ed è la resistenza eicace di calcolo del rinorzo (a taglio); 92

93 RINFORZO A TAGLIO 93

94 RINFORZO A TAGLIO Resistenza eicace del rinorzo, ed Sezione rettangolare e disposizione ad U con nastri verticali Sezione rettangolare e disposizione in avvolgimento con nastri verticali ed dd min le 0.9d, h w ed dd min l e 0.9d, h w (espressione approssimata) - dd è la resistenza per delaminazione di estremità; - l e è la lunghezza eicace (o ottimale) di ancoraggio; - h w è l altezza dell anima della sezione; 94

95 RINFORZO A TAGLIO Limitazioni e dettagli costruttivi - Nel caso di disposizione ad U ed in avvolgimento, gli spigoli della sezione dell elemento da rinorzare a contatto con il materiale composito devono essere arrotondati, in modo da evitare il tranciamento del rinorzo. Il raggio di curvatura, r c, dell arrotondamento deve essere non minore di 20 mm. - Nel caso di rinorzi discontinui costituiti da strisce di materiale composito, la larghezza, w, ed il passo, p, delle strisce, misurati (in mm) ortogonalmente alla direzione delle ibre, devono rispettare le seguenti limitazioni: 50 mm w 250 mm e w p min{0.5 d, 3 w, w mm}. Disposizione ad U ed in avvolgimento: - r c 20 mm; Rinorzi discontinui: - 50 mm w 250 mm; - w p min{0.5d, 3w, w mm}. 95

96 RINFORZO A TAGLIO Limitazioni e dettagli costruttivi Rinorzi discontinui: - 50 mm w 250 mm; - w p min{0.5d, 3w, w mm}. Esempio: Trave a spessore 80x20cm Si decide di adottare un rinorzo discontinuo con strisce larghe 10 cm, per cui: w = 100 mm; p min{0.5d, 3w, w +200 mm} p min{85 mm, 300 mm, 300 mm} = 85 mm ATTENZIONE! p = 85 mm < w = 100 mm, per cui devo cambiare tipologia di rinorzo, passando, ad esempio, ad un rinorzo di tipo continuo. 96

97 RINFORZO A TAGLIO: ESEMPIO NUMERICO Calcestruzzo C16/20 R ck = 20 MPa cd = 9.1 MPa ctd = ctk / c =(0.7 ctm )/ c 1.4MPa Acciaio FeB44k yk = 430 MPa E s = 210 GPa yd = MPa yd = V Rd min VRd, ct 0.6 ctddb 78kN Asw VRd, s ywd 0.9d 45kN s VRd, max 0.3 cdbd 385kN V Rd V, Rd, s, ct V Rd,max Armatura A s2 = 216 = 402 mm 2 A s1 = 416 = 804 mm 2 Stae 6 passo 20 cm VRd VRd, ct VRd, s 123kN 97

98 RINFORZO A TAGLIO: ESEMPIO NUMERICO MAPEWRAP C UNI-AX HM Geometria lamina: spessore equiv.= mm larghezza = 300 mm Caratteristiche meccaniche: tk = 4410 MPa E = 390 GPa = 1.1 % 98

99 RINFORZO A TAGLIO: ESEMPIO NUMERICO Decidiamo di voler eseguire un rinorzo ad U continuo: V 5d Rd, 1. ed t ed dd min E t le 146mm 2 ctm le 0.9d, h w (Nel caso di sezione rettangolare e disposizione ad U con = 90 ) con 0.3 MPa 2 / 3 ctm ck 2 t =0.329 mm; k b = 1 per rinorzi continui 2E 0,03kb ck ctm 0.68 t dd 432 MPa 1 l e ed dd 1 382MPa 3 min0.9 d, hw 99

100 RINFORZO A TAGLIO: ESEMPIO NUMERICO V Rd min V Rd, ct VRd, s VRd,, V Rd,max V Rd, 1.5d edt 88.6kN V V V kN Rd, ct Rd, s Rd, V Rd min V V V, V 211.6kN Rd, ct Rd, s Rd, Rd, max 100

101 RINFORZO A TAGLIO: ESEMPIO NUMERICO CONFRONTO: Sezione non rinorzata: T u = 123 kn Sezione rinorzata: T u = knm L utilizzo del rinorzo ha apportato un incremento in termini di capacità di resistenza a taglio pari al 72% della capacità originaria!!! ATTENZIONE!!! Per l elemento rinorzato non può essere considerato un incremento della capacità di calcolo superiore al 60% di quella dell elemento non rinorzato. 101

102 CONFINAMENTO DI PILASTRI Fasciatura esterna discontinua (cerchiatura) Fasciatura esterna continua (ricoprimento) 102

103 CONFINAMENTO DI PILASTRI Principi generali (elementi sollecitati da sorzo normale centrato o con piccola eccentricità) Un adeguato coninamento degli elementi in CA può determinare un miglioramento delle proprietà meccaniche del cls in condizioni ultime. In particolare, esso può consentire un: - incremento della resistenza ultima a compressione del cls; - incremento della deormazione ultima. 103

104 CONFINAMENTO DI PILASTRI Schematizzazione del del legame tensionedeormazione per calcestruzzo coninato con FRP (CNR-DT 200/2004) 104

105 CONFINAMENTO DI PILASTRI Sorzo normale a compressione di progetto dell elemento coninato (compressione centrata o piccola eccentricità) N Rcc, d 1 Rd A c ccd A s yd Rd = 1.10; A c è l area della sezione trasversale dell elemento; ccd è la resistenza di calcolo del calcestruzzo coninato; A s è l area dell armatura metallica; yd è la resistenza di calcolo dell armatura; 105

106 CONFINAMENTO DI PILASTRI Resistenza di calcolo del calcestruzzo coninato, ccd ccd cd k e cd l 2 3 cd è la resistenza di calcolo del calcestruzzo non coninato; l è la pressione di coninamento; k e è il coeiciente di eicienza, unzione della orma della sezione trasversale dell elemento (rettangolare o circolare) e del tipo di rinorzo (continuo o discontinuo). k e 1; l,e = k e l è la pressione eicace di coninamento; 106

107 Pressione di coninamento 1 2 l E d, rid CONFINAMENTO DI PILASTRI - è la percentuale geometrica di rinorzo; - d,rid è la deormazione di calcolo ridotta del composito; d, rid k min a ; d,rid 0.4%!!! 107

108 Coeiciente di eicienza, k e k e k V k H k CONFINAMENTO DI PILASTRI - k V è il coeiciente di eicienza verticale e dipende dalla modalità di applicazione del coninamento (continuo o discontinuo); - k H è il coeiciente di eicienza orizzontale e dipende dalla sezione dell elemento (circolare o rettangolare); - k è un coeiciente legato all eventuale inclinazione delle ibre; Nel caso di asciatura continua: k V = 1 Nel caso di asciatura discontinua: k V 1 p ' 2 d min 2 - p d min /2 k V 0.56 con d min minima dimensione trasversale dell elemento

109 Coeiciente di eicienza, k e k e k V k H k CONFINAMENTO DI PILASTRI - k V è il coeiciente di eicienza verticale e dipende dalla modalità di applicazione del coninamento (continuo o discontinuo); - k H è il coeiciente di eicienza orizzontale e dipende dalla sezione dell elemento (circolare o rettangolare); - k è un coeiciente legato all eventuale inclinazione delle ibre; Nel caso di sezione circolare: k H = 1 Nel caso di sezione rettangolare: 2 b' d k H 1 3A g ' 2 eetto arco - A g è l area della sezione trasversale; - b = b - 2r c ; - d = d - 2r c ; 109

110 Coeiciente di eicienza, k e k e k V k H k CONFINAMENTO DI PILASTRI - k V è il coeiciente di eicienza verticale e dipende dalla modalità di applicazione del coninamento (continuo o discontinuo); - k H è il coeiciente di eicienza orizzontale e dipende dalla sezione dell elemento (circolare o rettangolare); - k è un coeiciente legato all eventuale inclinazione delle ibre; Nel caso di ibre disposte ad elica, si tiene conto della riduzione della pressione di coninamento attraverso il coeiciente k. N.B. k non dipende dalla orma della sezione. k 1 1 tan 2 - è l angolo di inclinazione delle ibre; Per = 0 k = 1; 110

111 Nel caso di sezione rettangolare: CONFINAMENTO DI PILASTRI Le istruzioni CNR-DT 200/2004 prescrivono, inoltre, che: - in assenza di adeguate prove sperimentali, che ne comprovino al contrario l eicacia, non va considerato l eetto del coninamento su sezioni rettangolari per le quali b/d>2, ovvero max {b,d} > 900mm; - Prima dell applicazione del sistema di FRP è opportuno procedere ad un arrotondamento degli spigoli della sezione (r c 20 mm), allo scopo di evitare pericolose concentrazioni di tensione localizzate in corrispondenza degli stessi, che potrebbero provocare una rottura prematura del sistema. Sezione rettangolare: - b/d < 2; - max {b, d} < 900 mm; - r c 20 mm. 111

112 CONFINAMENTO DI PILASTRI: ESEMPI NUMERICI Es. 1 - Sezione circolare Es. 2 - Sezione quadrata Area = 908 cm 2 A s = 812 = 905 mm 2 Area = 900 cm 2 A s = 812 = 905 mm 2 Calcestruzzo C20/25 cd = MPa Acciaio FeB44k yd = MPa 112

113 CONFINAMENTO DI PILASTRI: ESEMPI NUMERICI MAPEWRAP C UNI-AX HM Geometria lamina: spessore equiv.= mm larghezza = 300 mm Caratteristiche meccaniche: tk = 4410 MPa E = 390 GPa = 1.1 % 113

114 CONFINAMENTO DI PILASTRI: ESEMPI NUMERICI Sezione circolare (D = 34 cm) - Rinorzo continuo Percentuale geometrica di rinorzo Area rinorzo Dt 4t Area cls D D 4 Deormazione di calcolo ridotta del rinorzo k d rid min a ;0.004 min ; , a 0.95 e = 1.1 per rinorzi certiicati secondo le Istruzioni CNR-DT 200/2004 Pressione di coninamento 1 l E d, rid MPa 2 Resistenza a compressione del cls coninato 2 3 ke l ccd ccd 23. 5MPa cd cd (k V = 1, k H = 1 e k = 1 k e = 1) N.B. cd = MPa 114

115 CONFINAMENTO DI PILASTRI: ESEMPI NUMERICI Sezione circolare (D = 34 cm) - Rinorzo continuo Sorzo normale di progetto della sezione non coninata N Rc, d Ac cd As yd 1367kN Sorzo normale di progetto della sezione coninata 1 N Rcc, d Ac ccd As yd 2278kN Rd con Rd = 1.10 CONFRONTO: Sezione non coninata: N Rc,d = 1367 kn Sezione coninata: N Rcc,d = 2278 knm L utilizzo del rinorzo ha apportato un incremento in termini di capacità di resistenza a compressione pari al 66.6% della capacità originaria!!! Attenzione! si dovrà rispettare il limite superiore del 60% 115

116 CONFINAMENTO DI PILASTRI: ESEMPI NUMERICI Sezione quadrata (L = 30 cm) - Rinorzo continuo Percentuale geometrica di rinorzo Area rinorzo Area cls 2 t b d bd Deormazione di calcolo ridotta del rinorzo k d, rid min a ;0.004 min0.0095; a 0.95 e = 1.1 per rinorzi certiicati secondo le Istruzioni CNR-DT 200/2004 Pressione di coninamento 1 l E d, rid MPa 2 Resistenza a compressione del cls coninato cd ke l b' d' ccd 20. MPa con ke kh cd 3A g ccd

117 CONFINAMENTO DI PILASTRI: ESEMPI NUMERICI Sezione quadrata (L = 30 cm) - Rinorzo continuo Sorzo normale di progetto della sezione non coninata N Rc, d Ac cd As yd 1358kN Sorzo normale di progetto della sezione coninata ccd N Rcc, d Ac As yd 1999kN Rd con Rd = 1.10 CONFRONTO: Sezione non coninata: N Rc,d = 1358 kn Sezione coninata: N Rcc,d = 1999 knm L utilizzo del rinorzo ha apportato un incremento in termini di capacità di resistenza a compressione pari al 47.2% della capacità originaria. N.B. Tale valore risulta ineriore all incremento ottenuto con la sezione circolare, nonostante una maggiore percentuale geometrica di armatura. 117

118 ESECUZIONE DI RINFORZI IN FRP PREPARAZIONE DEL SUPPORTO Fasi lavorative: 1. Procedere all'imprimitura (primerizzazione) del sottoondo, con la preparazione e la successiva applicazione, a rullo o a pennello, di primer epossidico bicomponente superluido per il trattamento del supporto, avente unzione di appretto sulla supericie di calcestruzzo pulita ed asciutta. 118

119 ESECUZIONE DI RINFORZI IN FRP PREPARAZIONE DEL SUPPORTO Fasi lavorative: 2. Applicazione di primo strato di adesivo epossidico di media viscosità. L applicazione dell impregnante del tessuto deve essere eseguita a pennello o a rullo a pelo corto, per uno strato, in spessore uniorme, di circa 0,50 mm. 119

120 ESECUZIONE DI RINFORZI IN FRP DISPOSIZIONE DEL RINFORZO Fasi lavorative: 3. Posizionamento delle asce di tessuto immediatamente dopo l applicazione del primo strato di impregnante, avendo cura di stenderle senza ormare grinze, con le mani protette da guanti di gomma impermeabili. 120

121 ESECUZIONE DI RINFORZI IN FRP DISPOSIZIONE DEL RINFORZO Fasi lavorative: 4. Favorire la penetrazione dell adesivo e della resina attraverso le ibre (impregnazione) agendo con apposito rullino metallico, in modo da ar penetrare l adesivo nel tessuto. 121

122 ESECUZIONE DI RINFORZI IN FRP DISPOSIZIONE DEL RINFORZO Fasi lavorative: 5. Applicazione di secondo strato di adesivo epossidico di media viscosità 122

123 ESECUZIONE DI RINFORZI IN FRP DISPOSIZIONE DEL RINFORZO Fasi lavorative: 6. Ripassare più volte sul tessuto impregnato il rullino metallico per eliminare le eventuali bolle d aria occluse durante le precedenti lavorazioni e per distendere le ibre della ascia di tessuto secondo la relativa orditura. 123

124 ESECUZIONE DI RINFORZI IN FRP PRE-FINITURA Fasi lavorative: 7. Per l applicazione di successivi strati di initura e/o protezione, provvedere a spagliare della sabbia ine sull ultimo strato di resina applicato, al ine di assicurare il uturo idoneo aggrappo dei materiali per le successive lavorazioni a completamento. Lo spaglio sarà eseguito a mano o meccanicamente. 124

125 VIADOTTO FLAMINIA - Spoleto (PG) Descrizione - Ponte ad arco a via superiore di luce pari a circa 76 m; Cause del rinorzo ( ) - Avanzato di degrado dei pilastri; - pericolo di compromissione dell eicienza statica degli elementi strutturali degradati; 125

126 VIADOTTO FLAMINIA - Spoleto (PG) Azioni preparatorie all intervento di ripristino e rinorzo strutturale - rilievo pacometrico (localizzare le armature, stima dei diametri delle barre); - prove sclerometriche; - prove ultrasoniche; - prove di estrazione con espansione (pull out); - prove a schiacciamento eseguite in laboratorio su carote di cls prelevate in sito; - prova di carico ante intervento; Durata dell intervento: 5 giorni (senza interrompere il traico di mezzi) 126

127 EDIFICIO PRIVATO - Bagnolo di Piano (RE) Descrizione - Palazzina residenziale di sette piani; Cause del rinorzo (1996) - Danneggiamenti dovuti al terremoto del 15/10/1996 (Magnitudo 4.8); 127

128 EDIFICIO PRIVATO - Bagnolo di Piano (RE) Le indagini sperimentali eettuate per determinare le caratteristiche della struttura avevano consentito di evidenziare dietti nella realizzazione e nella disposizione della staatura dei pilastri e una bassa qualità del conglomerato. L obiettivo dell intervento u pertanto quello di recuperare la duttilità ai nodi superiori e ineriori dei pilastri per contenere l eetto di plasticizzazione dei nodi stessi. Vista dei pilastri asciati Vista del portico a ine lavori 128

129 Fasi lavorative EDIFICIO PRIVATO - Bagnolo di Piano (RE) 1. Demolizione del cls distaccato, passivazione dei erri d armatura e riproilatura del cls mediante malte tixotropiche e resine epossidiche. 129

130 Fasi lavorative EDIFICIO PRIVATO - Bagnolo di Piano (RE) 2. Preparazione degli spigoli con angolari metallici e interposizione di ibra di vetro disposta in senso longitudinale e ibra di carbonio in senso trasversale. 130

131 Fasi lavorative EDIFICIO PRIVATO - Bagnolo di Piano (RE) 3. Fasciatura delle estremità dei pilastri e verniciatura protettiva Durata dell intervento: 4 giorni 131

132 EDIFICIO PLURIPIANO IACP - Aprilia (LT) Descrizione - Struttura portante in travi e pilastri in CA con tamponamenti esterni realizzati con cortina di mattoni e controodera in laterizio, tramezze interne in laterizio; Cause dell intervento (1996) - Schiacciamento delle pareti di tramezzatura e controodera a diretto contatto con le travi di impalcato; 132

133 EDIFICIO PLURIPIANO IACP - Aprilia (LT) La veriica analitica del progetto e le indagini preliminari conermavano che la struttura aveva un comportamento conorme alle risultanze progettuali. Qual era la causa dei danneggiamenti? La tamponatura era stata realizzata partendo dai piani ineriori, senza attendere che la struttura avesse assorbito tutti i carichi -> le tramezzature si trovavano quindi a dover sopportare parte delle deormazioni delle travi. Demolizione di parte delle tramezzature per liberare l intradosso delle travi Pianta del paino tipo del abbricato 133

134 EDIFICIO PLURIPIANO IACP - Aprilia (LT) L obiettivo dell intervento u pertanto quello di ridurre la deormabilità delle travi e ridurre altresì lo stato tensionale delle armature per recuperare un maggior grado di sicurezza. Sono stati pertanto impiegati nastri di carbonio ad altissimo modulo elastico. Trave tipo Durata dell intervento: 25 giorni (senza sgomberare gli appartamenti) 134

135 ELENCO REGIONALE DEI PREZZI DELLE OPERE PUBBLICHE DELLA REGIONE EMILIA-ROMAGNA ART. 8 LEGGE REGIONALE N. 11/2010 ART. 133 DECRETO LEGISLATIVO 163/2006 EDIZIONE LUGLIO

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141 FONTI E RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI - NTC di cui al DM 14/01/2008; - Circolare n. 617/2009; - CNR-DT200:2004 Istruzioni per la Progettazione, l Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l utilizzo di Compositi Fibrorinorzati; (esiste una versione aggiornata del 2012) - Linee Guida per riparazione, raorzamento di elementi strutturali, tamponature e partizioni, Dipartimento di Protezione Civile; - Linee Guida del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici; - Elenco regionale dei prezzi delle opere pubbliche della regione Emilia- Romagna art. 8 legge regionale n. 11/2010, art. 133 decreto legislativo 163/2006, edizione luglio 2012; - Il degrado del cemento armato. Dinamiche, recupero e prevenzione, Emilio Traettino; - Compositi FRP. Linee guida per il rinorzo di strutture in calcestruzzo e calcestruzzo armato precompresso. NCT global media editore (collana: tecnologie innovative). 141