Meccanismi di rottura per sforzo assiale nelle colonne con armatura trasversale e confinate

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1 Meccanismi di rottura per sforzo assiale nelle colonne con armatura trasversale e confinate

2 CONDOMINIO SCALI DI PONTE DI MARMO (LI) Rinforzo antisismico di muri di spina Schema di rinforzo tipo 1: Applicazione di lamelle CFK a 45 incrociate Schema di rinforzo tipo 2: Applicazione di tessuto CTB bidirezionale a 45 incrociato

3 RINFORZO NODI CONDOMINIO A L AQUILA

4 FASCIATURA NODO TRAVE-PILASTRO CON ANCORAGGIO A TAGLIO FASCIATURA NODO TRAVE-PILASTRO INTEGRALE

7 CANTIERE UNIVERSITA DI TRENTO RINFORZO ANTISISMICO DEI PILASTRI SU 5 PIANI CON PARZIALE SCARICO DEGLI STESSI ( 60% ca.)

8 CANTIERE UNIVERSITA DI TRENTO

9 CANTIERE UNIVERSITA DI TRENTO

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12 Ospedale Piemonte di Messina Rinforzo strutture in c.a.

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14 RINFORZO STRUTTURALE DI TEGOLI PRECOMPRESSI DI COPERTURA

15 RINFORZO STRUTTURALE DI TEGOLI PRECOMPRESSI DI COPERTURA LE TRAVI PRIMA E DOPO L APPLICAZIONE DEL RINFORZO

16 PALESTRA DELLA SCUOLA MEDIA DI CHIAMPO (VI) Vista delle travi in c.a.p. della copertura, dopo la rimozione del controsoffitto Intervento sulle travi di copertura della palestra con lamelle

17 CASA DI RIPOSO DI MEANO - BELLUNO

18 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO VISTA ESTERNA DELLE CELLE SILOS

19 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO LA PROBLEMATICA La struttura in calcestruzzo di circa settant anni si inserisce in un contesto industriale in piena pianura padana. I silos contengono la materia prima per l intero stabilimento: il mais. Pertanto è indispensabile procedere senza l interruzione della produzione. La patologia diffusa è rappresentata dall assottigliamento delle pareti interne dovuto all effetto abrasivo del mais sul calcestruzzo durante il suo percorso verso il fondo del silos. L effetto è quello di riduzione della sezione resistente e di scopertura delle armature oltre a formazione di fessure.

20 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO LA PROGETTAZIONE Il rinforzo è realizzato sulle pareti divisorie i vari silos, le quali dimostravano una bassa capacità portante. Le dimensioni di ciascuna cella silos sono all incirca pari a 12,25 x7,35 m per un altezza di oltre 18 m. La superficie di intervento è pertanto di circa 3000 mq. 4,15 3,55 FASCE da 1 a 28 FASCE da 1 a 28 Parete trasversale Gli studi preliminari considerarono differenti possibilità quali la costruzione di nuovi silos, il rinforzo mediante acciaio, o l utilizzo di tecnologie FRP. 4,15 0,60 3,55 SOLO FASCE A e B SOLO FASCE A e B CELLA 1 CELLA 4 Per ragioni legate alla continuità di produzione, disponibilità di aree, tempi e costi, è stato scelto l utilizzo di rinforzi FRP. La progettazione è stata realizzata dello Studio Ingegneri Associati Michele Fergnani e Fabrizio Brunetti con la consulenza dell ing. Giacomin 4,15 0,60 3,55 3,18 0,60 3,18 3,18 0,60 3,18 3,78 3,78 Parete longitudinale 3,78 3,78

21 60 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO ( m) PILASTRO SCHEMA PER PARETI LONGITUDINALI Scala 1:50 PILASTRO ( m) PILASTRO SCHEMA PER PARETI TRASVERSALI Scala 1:50 PILASTRO ( m) ( m) ( m) ( m) ( m) ( m) ( m) ( m) (+9.00 m) (+8.00 m) (+7.00 m) (+6.00 m) (+5.00 m) (+4.00 m) 400 6, , , , , , , , , , LA PROGETTAZIONE In accordo con i calcoli e il Documento Tecnico CNR DT 200/2004 riguardante i rinforzi FRP, la disposizione delle fibre è quella mostrata in figura. Le fasce di tessuto in fibra di carbonio sono state previste a interasse, spessore e larghezza variabili con l altezza del silos per meglio assecondare l andamento delle sollecitazioni e ottimizzare la distribuzione del rinforzo B A , , , B A ( m) ( m) ( m) ( m) ( m) ( m) ( m) ( m) (+9.00 m) (+8.00 m) (+7.00 m) (+6.00 m) (+5.00 m) (+4.00 m) ,5 20 6, , , , , , , , m (quota estradosso tramoggia) m (quota estradosso tramoggia)

22 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO altezza h i Z σ max σ max Af min n fasce necessarie m dan (progetto) imposta cm2 CTU 10 CTU

23 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO DIMENSIONAMENTO In accordo con le normative il coefficente di sicurezza applicato per le fibre CTU è stato pari a 1.8, ciò significa che il massimo valore di tensione per trazione sul carbonio è stato limitato a 2100 N/mm2. Le caratteristiche del tessuto CTU usato per il rinforzo sono riportate di seguito. Le prove di pull off devono fornire un valore medio > 1,5 N/mmq (rottura del supporto). La lunghezza di ancoraggio è stata quindi verificata. TESSUTO IN FIBRA DI CARBONIO CTU Modulo di elasticità 240 N/mmq Resistenza a trazione 3800 N/mmq Allungamento a rottura > 1,5% Spessore mm Adesivi approvati: Resin CERTIFICAZIONI Le fibre di carbonio sono testate presso laboratori universatari e sono fornite con certificati di conformità. Il sistema è qualificato come di Tipo A (DT 200/2004).

24 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO FASI PRELIMINARI Le lavorazioni sono state pianificate per rinforzare due celle alla volta. La situazione del silos appena svuotato presenta pareti incrostate di polvere e grasso di mais nonché fessurazioni in alcuni casi piuttosto evidenti. Si sono rese necessarie pertanto, dopo la costruzione di idoneo ponteggio, operazioni quali il lavaggio accurato di tutte le pareti e lo sgrassaggio delle stesse, la sigillatura delle fessure con resina da iniezione, il trattamento delle barre esposte e la regolarizzazione delle superfici su cui si applica il rinforzo FRP con speciali malte epossidiche.

25 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO SIGILLATURA DELLE FESSURE Le fessure sono state sigillate mediante iniezioni con resina epossidica

26 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO Lo stato di degrado del cls dopo il lavaggio e la rasatura realizzata per regolarizzare la superficie del calcestruzzo prima dell applicazione delle fibre con malta a base epossidica.

27 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO Vista interna del cantiere Accessi a 3 delle 6 celle

28 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO I MATERIALI IMPIEGATI LE FASCE DI TESSUTO APPLICATE In questa immagine si notano 4 fasce da 20 cm per ogni metro di altezza. I tessuti sono stati impregnati con adesivi approvati

29 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO VISTA DELLE LAVORAZIONI Particolare dell angolo tra le pareti Viste di insieme dell intervento

30 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO ANCORAGGIO DELLE FIBRE L ancoraggio delle fibre nei punti angolosi in corrispondenza dei pilastri è stato realizzato con piatti in acciaio imbullonati e inghisati in parete.

31 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO vista delle pareti a lavori ultimati, e visibile la rasatura a protezione delle fibre, per uno spessore medio di 5 mm.

32 RINFORZO STRUTTURALE DELLE CELLE SILOS, IN FRP SYSTEM, PRESSO LO STABILIMENTO A ROVIGO CONCLUSIONI I vantaggi per la committenza sono stati quindi molteplici: -L intervento con FRP ha permesso all impianto e a tutta la filiera produttiva di non subire interruzioni avendo sempre lavorato al 67% della capacità produttiva dell impianto; - I tempi (e quindi i costi dell intervento) sono stati di circa 15/20 gg. per cella, molto rapidi se rapportati a tecniche di intervento tradizionali; - Si sono evitati il costo di un nuovo impianto, sia a livello strutturale quanto impiantistico, e il costo di dismissione e smaltimento; - Si è allungato il ciclo di vita utile dei silos considerati obsoleti; -Gli applicatori hanno lavorato con strumenti e materiale leggeri, riducendo il rischio di infortuni.

33 ALTRI INTERVENTI DI RINFORZO STRUTTURALE E RIABILITAZIONI DI STRUTTURE INDUSTRIALI LAVORAZIONE E PRODUZIONE CARTA LUCCA Consolidamento di travi e pilastri a flessione e taglio con rinforzi in fibra di carbonio. CENTRO DIREZIONALE E COMMERCIALE FERRARA Rinforzo per aumento del carico accidentale del solaio a tegoli TT precompressi con lamelle CFK in fibra di carbonio.

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38 VISTA GENERALE DEL PONTE FINITO RINFORZO DELL INTRADOSSO DELL IMPALCATO A PIASTRA CON LAMELLE CFK E TRAVERSI A TAGLIO CON C-SHEET 640 ALTO MODULO

39 RINFORZI A FLESSIONE E TAGLIO DELLE TRAVI CON FRP SYSTEM

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41 RINFORZO ANTISISMICO MEDIANTE APPLICAZIONE DI FASCE IN FIBRA DI CARBONIO E CONNETTORI DELLE EX SCUDERIE GRANDUCALI

42 APPLICAZIONE DI NASTRI IN FIBRA DI CARBONIO SU SOTTOFONDO PREPARATO CON MALTA BICOMPONENTE

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44 RINFORZO DI CANTONALE

45 RINFORZO DI CANTONALE

46 RINFORZO ORDITURE LIGNEE CON FIBRE IN VETRO G-SHEET IMPREGNATE

47 Orazio e Vincenzo Cecconi Intervento di riabilitazione e antisismico Schema rinforzo delle volte con tessuti in fibra di carbonio

48 Intervento di rinforzo volte in muratura Rinforzo all estradosso e all intradosso di volte in muratura mediante applicazione di fasce FRP SYSTEM e connessione alle murature mediante connettori

49 Intervento di rinforzo volta in muratura Vista del palazzo e una delle volte a crociera oggetto dell intervento

50 Intervento di rinforzo volta in muratura Vista dell estradosso della volta Dettaglio dell angolo della volta

51 di eventuali distacchi (entro 2 anni, poi decennale) (entro 5 anni, poi decennale)

52 FRCM-SRG SYSTEM

53 Trattasi di materiali compositi a matrice inorganica costituiti da reti in carbonio e vetro AR (FRCM) e tessuti unidirezionali in acciaio UHTSS (SRG) immersi in uno strato di malta a base cementizia o in calce e pozzolana di elevata resistenza meccanica e basso spessore. Sono stati introdotti nel mercato da alcuni anni e sono particolarmente interessanti per il rinforzo delle murature e per gli edifici storici. I compositi a matrice inorganica non sono attualmente normati (a differenza degli FRP) e pertanto il loro impiego nell ambito del miglioramento sismico si basa principalmente su tests sperimentali condotti in ambito universitario al fine di definirne caratteristiche ed efficacia di impiego sulle strutture.

54 I principali impieghi dei rinforzi FRCM-SRG in matrice inorganica si hanno nei campi del: Recupero e restauro Beni Culturali ed Edifici storici. Messa in sicurezza, ripristino e rinforzo di strutture murarie per miglioramento statico (aumento dei carichi di esercizio) e ripristino di situazioni di degrado. Miglioramento sismico. Aumento di resistenza e di duttilità di strutture murarie e c.a., realizzazione di interconnessioni tra maschi murari, cerchiature e controventature degli edifici. Rinforzo di gallerie e strutture a bassi spessori e con rilevante resistenza al fuoco.

55 Resistenza al fuoco REI 60/90 con 2 cm di malta Applicabilità su fondi umidi Applicabilità su fondi irregolari con minori oneri Traspirabilità Reversibilità

56 G&P intech, partner ufficiale del gruppo S&P, mette a disposizione dei progettisti uno strumento di calcolo per la progettazione dei rinforzi strutturali per travi e colonne in c.a. ARMO FLEXION 1.0 e ARMO AXIAL 1.0 Il nuovo programma di calcolo S&P edizione 2011 è attualmente limitato ai rinforzi con reti in carbonio C-NET e malte Concrete Rock W. In particolare il software svolge: Dimensionamento e verifica del rinforzo a flessione; Verifica della lunghezza di ancoraggio; Verifica delle tensioni di interfaccia allo SLS; Dimensionamento e verifica del rinforzo a taglio e a confinamento. Il calcolo viene svolto secondo il metodo degli S.L. secondo le seguenti ipotesi: Mantenimento delle sezioni piane; Calcestruzzo privo di resistenza a trazione; Assenza di scorrimenti tra fibra/lamella e calcestruzzo.

57 C-NET 170 B C-NET 200 U G-NET 221 B G-NET 251 BA BARRA CFK AFIX 10 STEEL NET 190

58 A base cementizia CONCRETE ROCK W,V,V2 per calcestruzzo, c.a., c.a.p. (EN Classe R4) In calce e pozzolana LIMECRETE- LIMECRETE FR per murature storiche (EN 998-2) A reattività pozzolanica CONCRETE ROCK S per murature (EN Classe R2/R3)

59 L = 2.5 m H = 2.5m

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61 OGGETTO DELLA SPERIMENTAZIONE Sono state testate 4 travi prefabbricate in c.a.p. con sezione a pi-greco ricavate da un edificio industriale risalente alla fine degli anni 90.

62 OGGETTO DELLA SPERIMENTAZIONE Sulla base di calcoli preliminari si sono dimensionati 3 tipi di rinforzo dai quali ci si aspetta un contributo paragonabile in termini di incremento di carico ultimo. Rif. Tipologia rinforzo Spessore rinforzo [mm] TT01 Trave di controllo non rinforzata - TT02 Lamella in carbonio + resina epossidica 1.4 TT03 Fibra di carbonio + malta cementizia 0.117/ply (2 strati) TT04 Fibra d acciaio + malta cementizia 0.240/ply (1 strato)

63 TT02 - Rinforzo con lamella CFK in carbonio e adesivo RESIN 90 TT03 Rinforzo con doppia rete in carbonio C-NET 200U e malta CONCRETE ROCK W TT04 Rinforzo con tessuto in acciaio STEEL NET 190 e malta CONCRETE ROCK W

64 TT02 TT03 TT04

65 TT02 TT03 TT04

66 Sezione di mezzeria: TT_01 TT_02 TT_03 TT_04 Carico massimo al martinetto: P max = 139,987 kn 189,088 kn 169,235 kn 173,628 kn Freccia a Pmax: f med = 238,26 mm 214,50 mm 200,87 mm 196,33 mm Deformazioni a Pmax: ε min = -1,859-1,085-1,030-0,973 ε max = +10,340 +8,319 +7,568 +7,081

67 C U C U M U M U 139, , ,088 35,08 378,944 30,29 169,235 20,89 343,328 18,04 173,628 24,03 351,209 20,75 ε C ε f σ C σ f -1, , , ,085 8,319 54,3 50,4-45,4 1397,6-1,030 7,568 51,5 43,2-43,0 1816,3,0-0,973 7,081 48,7 42,1-40,7 1345,4

68 Quadri fessurativi a confronto

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70 Elementi di ancoraggio in alluminio < Elementi di ancoraggio in alluminio Il trasferimento della forza al sottofondo è garantita dal legame di adesione tra malta e supporto e dal sistema di ancoraggio

71 L energia sviluppata in J è incrementata dell 82% grazie al sistema ancorato

72 Carico [kn] deformazione [ ]

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74 Gli ancoraggi terminali delle reti di rinforzo vanno predisposti in corrispondenza di cordoli, travi e pilastri.

75 Primo strato di malta Concrete Rock W Taglio e posizionamento della rete C- NET 200U nella malta fresca Secondo strato di malta Concrete Rock W

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79 Preparazione della superficie e applicazione della rete G-NET 221B con malta in calce e pozzolana LIMECRETE FR

80 Tracciatura dei rinforzi e applicazione di lamelle CFK e tessuto C-SHEET 240/380/127 Q

81 Collegamento delle lamelle CFK alla volta in muratura a mezzo connettori AFIX 10

82 Frequenze proprie della volta non rinforzata (sinistra) e della volta rinforzata (destra)