Proseguendo nel percorso di conoscenza dei nuovi sistemi di rinforzo FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix), in questo articolo parleremo della loro applicazione per il confinamento di pilastri, necessario quando sollecitati da sforzi di compressione oltre il loro limite di resistenza.
Il fenomeno dello schiacciamento risulta molto pericoloso (Fig. 1), soprattutto per elementi snelli in muratura, e richiede pertanto un immediato intervento di rinforzo per evitare collassi di tipo fragile. Anche in questo caso i nuovi sistemi di rinforzo FRCM possono rappresentare una valida alternativa alle tradizionali tecniche di intervento.
La necessità di confinare un pilastro deriva spesso da problemi di degrado delle malte e dei mattoni, laddove la resistenza a compressione dell’elemento risulta decaduta e non più compatibile a garantire la sicurezza nei confronti dei carichi verticali (Fig. 2).
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Oppure per esigenze di cambio di destinazione d’uso o di miglioramento sismico della struttura, dalle quali derivano sollecitazioni progettuali aggiuntive che devono essere sopportate dal pilastro.
I moderni sistemi in FRCM sono costituiti da reti di vari materiali (vetro alcali-resistente, basalto, carbonio) o da fasce con trefoli in acciaio a elevata resistenza, inglobati all’interno di matrici inorganiche, quindi malte a base di calce o cementizie.
Si differenziano dalle più conosciute fasce FRP (Fiber Reinforced Polymers) perché la loro applicazione avviene mediante l’uso di tradizionali malte e non con resine organiche, garantendo perciò una migliore compatibilità nell’applicazione su edifici storici in muratura.
Vediamo nello specifico come è possibile utilizzare tali sistemi per il confinamento dei pilastri murari.
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Come raggiungere l’effetto di confinamento
Tradizionalmente la tecnica di rinforzo per contrastare lo spanciamento di un pilastro murario ha riguardato l’applicazione di protesi angolari e calastrelli in acciaio, eventualmente collegati trasversalmente da tirantini antiespulsivi (Fig. 3a). L’intervento offre il vantaggio della reversibilità, requisito importante nel campo dei beni architettonici.
Tuttavia, a differenza delle sezioni circolari, la cerchiatura per sezioni quadrate o rettangolari offre minore contrasto, localizzato solo in corrispondenza degli spigoli ma decrescente nella parte centrale dei lati per effetto della forma geometrica della sezione di pilastro che non garantisce lo stesso effetto di confinamento lungo tutto il perimetro (Fig. 3b). Non essendo capaci di resistere ad apprezzabili sforzi flessionali, le cerchiature non esercitano alcuna azione di ritegno della muratura nelle zone intermedie.
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Il degrado degli edifici in muratura
In Italia le costruzioni in muratura incidono in modo preponderante sull’intero patrimonio costruito e una quota importante di questi ha quasi 50 anni; buona parte si trova in stato di abbandono o soffre per l’inadeguatezza di interventi manutentivi, che ne aggravano, progressivamente, le condizioni statiche e funzionali e ne rendono, infine, inevitabile la demolizione. A tal fine, il volume intende affrontare il complesso panorama dei fenomeni di degrado naturale e patologico che incidono sul carattere prestazionale delle costruzioni in muratura, individuandone cause, segni di dissesto e modalità di diagnosi, al fine di pianificare opportuni interventi di ripristino utili a garantire la durabilità delle componenti edilizie nel tempo. Chiara Carlucci Architetto, laureata presso il Politecnico di Torino. Dal 2014 si occupa di temi relativi allo spazio urbano e alla progettazione partecipata; dopo aver acquisito conoscenze sul tema nella città di Berlino, oggi si impegna a diffondere, in altri contesti ed altre città, buone pratiche berlinesi in cui la dimensione spaziale e quella sociale si incontrano promuovendo un legame più forte tra abitante e città. Attualmente svolge attività professionale a Torino nel settore della progettazione in Italia e all’estero.Giulia Raimondi Ingegnere Edile, laureata presso il Politecnico di Torino. Ha svolto esperienza di ricerca in Brasile affrontando il tema della riqualificazione di edifici abbandonati nel centro storico della città di San Paolo. Attualmente, esercita attività professionale a Torino nel settore della progettazione BIM in ambito civile con attenzione al recupero del costruito ed alle criticità ad esso connesse.Nicola Mordà Ingegnere civile, autore di numerose pubblicazioni di carattere tecnico. Titolare di uno studio di progettazione strutturale e sismica con sedi a Torino e all’estero. Ha collaborato e seguito impor- tanti progetti di notevole impegno statico; si occupa di temi di carattere normativo, con particolare riferimento alle strutture e di nuove tecnologie in ingegneria civile.Volumi collegatiIl degrado delle strutture in calcestruzzo armato, M. Felitti, L.R. Mecca, I ed. 2018 Danni e difetti delle costruzioni in legno, A. Merotto, I ed. 2017L’umidità da risalita muraria, M. Argiolas, I ed. 2016
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Questo inconveniente può essere rimediato con l’inserimento di appositi tirantini antiespulsivi, pretesi a caldo, disposti nei due sensi ed intervallati nelle zone lasciate libere dalle cerchiature (Fig. 3c).
Il successivo raffreddamento provocherà la contrazione del tirantino, esercitando così l’azione di contrasto anche nella parte centrale del pilastro.
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Moderne tecniche di intervento
La sperimentazione dei nuovi materiali compositi ha permesso in questi ultimi anni di ampliare il ventaglio delle proposte tecniche per risolvere il medesimo problema strutturale. Il confinamento di un pilastro può infatti essere raggiunto anche con l’incollaggio delle fasce in FRP attorno al perimetro (Fig. 4), con passo continuo oppure diradato a seconda delle sollecitazioni e delle necessità strutturali.
Le fasce aderiscono e si adattano meglio alla superficie muraria, previa smussatura degli spigoli per favorire l’avvolgimento efficace della fibra. Sussiste ancora la differenza tra spigoli maggiormente confinati e superfici laterali meno contrastate: tuttavia il confinamento può essere migliorato con l’inserimento di corde fioccate nella medesima disposizione dei precedenti tirantini antiespulsivi.
L’evoluzione di tale tecnica confluisce infine nell’applicazione dei nuovi sistemi in FRCM, che offrono il vantaggio di rappresentare un rinforzo a basso spessore (massimo 15 mm di malta come matrice di adesione della rete) senza irrigidire ulteriormente il pilastro, risultando efficaci nel contenere lo spanciamento, aumentare la duttilità dell’elemento e la capacità portante (Fig. 5).
La lunghezza di sovrapposizione della rete è consigliata per almeno un quarto della circonferenza/perimetro della sezione trasversale e comunque per non meno di 300 mm, previa smussatura degli spigoli per evitare strappi della rete.
Le norme CRN 215/2018, che descrivono i passaggi analitici di verifica, suggeriscono di prestare attenzione nel caso di sezioni rettangolari con un rapporto b/h >2 in quanto l’efficacia del confinamento potrebbe essere scarsa (Fig. 6).
Tuttavia anche in questo caso il rinforzo può migliorare con l’inghisaggio di corde delle stesso materiale della rete (Fig. 5) per contrastare più efficaciemente lo spanciamento laterale della sezione.
I sistemi di rinforzo FRCM si distinguono per la loro adattabilità ad ogni superficie e contesto, e rappresentano una valida soluzione soprattutto quando ci sia necessità di diffondere il rinforzo su una superficie muraria più estesa possibile, senza irrigidire eccessivamente la struttura.
Il dimensionamento dei sistemi FRCM deve avvenire secondo la specifica norma tecnica CNR DT 215/2018 «Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati a Matrice Inorganica».
Così come l’utilizzo deve essere sottoposto a procedure di accettazione, validazione e prove di cantiere come meglio descritto nelle LG CSLP 08/01/2019 «Linee guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice inorganica (FRCM) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti», dove sono descritte anche le procedure di qualificazione per l’emissione delle obbligatore Certificazioni di Valutazione Tecnica (CVT) da parte del produttore, senza le quali i materiali non possono essere utilizzati.
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Interventi locali su edifici esistenti
Questo manuale tecnico-pratico aiuta il progettista (architettonico, impiantista e strutturale) che si accinge a effettuare un intervento di tipo “locale” su un fabbricato esistente. Frutto dell’esperienza pluriennale degli Autori nell’ambito della progettazione sul costruito esistente, l’opera, lungi dall’essere un mero elenco di istruzioni pratiche da seguire pedissequamente, tratta il tema degli interventi locali con taglio operativo sempre tenendo in considerazione che questa tipologia di interventi deve agire sul fabbricato senza snaturarne il funzionamento originario, a garanzia della sicurezza di persone e cose. Nel manuale si individuano le opere che rientrano nella categoria “intervento locale” in accordo con le NTC 2018, meglio esplicitate dalla Circolare applicativa n. 7/2019. Sono proposte anche alcune tipologie di intervento che possono perseguire le finalità indicate dal Legislatore. L’opera tratta anche gli interventi tipologici catalogati in funzione della tipologia strutturale dell’edificio esistente (costruzioni sismo-resistenti in muratura, calcestruzzo armato o acciaio), fornendo indicazioni sulla scelta dell’intervento ottimale in base al sistema costruttivo. Completano la trattazione preziosi consigli operativi sulle accortezze da avere nella preparazione dei dettagli costruttivi. I capitoli finali affrontano la progettazione degli interventi locali con la redazione dei modelli di calcolo globale e offrono una rassegna di interventi “a prima vista” locali ma che in realtà comportano effetti peggiorativi sulla costruzione, il tutto corredato da spunti quantitativi e analitici; infine sono proposti due casi studio di interventi locali su un fabbricato in c.a. prefabbricato e su una porzione di casolare in muratura con l’applicazione delle detrazioni previste dal Sismabonus. Francesco CortesiIngegnere, libero professionista nell’ambito della progettazione e direzione dei lavori strutturali di nuovi fabbricati e di interventi sugli edifici esistenti. Attualmente si occupa di interventi di recupero su edifici danneggiati dal sisma che ha colpito il Centro Italia nel 2016. Laura LudovisiIngegnere, svolge l’attività di libero professionista, come progettista strutturale, direttore dei lavori e coordinatore per la sicurezza, interessandosi in modo particolare del consolidamento e recupero di edifici esistenti. Tra i lavori svolti si annoverano progetti di miglioramento sismico di edifici danneggiati dal sisma (Umbria 1997, L’Aquila 2009, Emilia-Romagna 2012, Centro Italia 2016). VOLUMI COLLEGATI:La progettazione strutturale su edifici esistenti, F. Cortesi, L. Ludovisi, V. Mariani, I ed. 2018Metodi pratici per il rinforzo di elementi strutturali, S. Ferretti, I ed. 2018
Francesco Cortesi, Laura Ludovisi | 2019 Maggioli Editore
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