Il nodo trave-colonna rappresenta un punto critico del telaio in cemento armato (c.a.) quando soggetto ad azioni sismiche di elevata intensità tale da compromettere la sicurezza strutturale.
La maggior parte degli edifici esistenti in c.a. è stata infatti progettata in decenni passati quando il dimensionamento (e le relative armature) era indirizzato a sostenere principalmente carichi gravitazionali, senza particolari antisismici, spesso con proprietà scadenti del calcestruzzo e utilizzo di barre lisce, senza armature trasversali ai nodi (le staffe della colonna inferiore proseguivano nel nodo sovrastante con lo stesso passo).
Queste carenze comportano, in caso di terremoto di forte intensità, il danneggiamento prematuro dei nodi e una conseguente limitazione sulla capacità sismica di dissipare energia da parte degli elementi strutturali del telaio.
Solo le NTC 2008 hanno introdotto per la prima volta il progetto e la verifica del nodo in applicazione della teoria della gerarchia delle resistenze, per la quale in un sistema strutturale i meccanismi di rottura duttili si devono manifestare prima di quelli fragili. Nello specifico dei telai in c.a., si imposta una corretta gerarchia per cui dovranno formarsi prima le cerniere plastiche alle estremità di tutte le travi e solo dopo le cerniere plastiche alla base dei pilastri. In questo modo si eviteranno i collassi di piano soffice (trave forte / pilastro debole – Fig. 1a). Il nodo sarà l’elemento più resistente del telaio in c.a. e l’ultimo a cedere in caso di sisma (Fig. 1b).
I nodi si distinguono in non confinati quando situati sul perimetro della struttura (nodi d’angolo e nodi di facciata), e in confinati quando in ognuna delle quattro facce verticali si innesta una trave.
Le stesse Linee Guida per la Classificazione del Rischio Sismico, strettamente legate ai recenti incentivi sismabonus, prevedono che, per edifici intelaiati in entrambe le direzioni principali, si possa garantire il miglioramento di una classe sismica se si interviene ad evitare le crisi fragili dei nodi non confinati, oltre alla realizzazione di vincoli di antiribaltamento delle tamponature esterne e il ripristino di eventuali criticità dovute a degrado o quadri fessurativi.
Il trasferimento delle azioni taglianti in condizioni cicliche (tipiche del terremoto) avviene dimensionando correttamente l’area nodale del telaio, assicurando l’ancoraggio alle barre che lo attraversano e riducendo il rischio di fessurazioni eccessive attraverso un adeguato confinamento (anche per mezzo di specifica armatura trasversale). Se la corretta armatura del nodo è diventata oramai consuetudine nella progettazione delle nuove strutture, risulta invece più complesso intervenire sui telai esistenti anche in relazione ai limiti del contesto e alla tipologia di intervento prevista. Adeguare sismicamente un nodo richiede rimozioni di finiture ed elementi secondari che possono comportare anche temporanee inagibilità dell’immobile. Ricordando tuttavia che la sicurezza e la salvaguardia della vita sono valori inestimabili di fronte a qualche temporaneo disagio.
Vediamo quali sono le principali tecniche di rinforzo ed in particolare di confinamento dei nodi eseguibili sulle strutture intelaiate esistenti in c.a.
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Particolari esecutivi per strutture in cemento armato, muratura, legno e acciaio
Questo manuale raccoglie una serie di lavori relativi all’ingegneria strutturale e antisismica tratti dalla libera professione.L’opera affronta i principali temi della progettazione in zona sismica (scelta della forma strutturale, semplificazioni concesse per fabbricati regolari, gerarchia delle resistenze, differenza tra comportamento fragile e duttile, verifiche agli stati limite, ecc.) e offre al lettore un prezioso repertorio di lavori redatti dall’Autore in diverse parti del territorio italiano.Sono presenti casi concreti di strutture in alluminio, in acciaio, miglioramenti e adeguamenti sismici di fabbricati in muratura, strutture in acciaio con copertura in legno lamellare, opere in conglomerato cementizio armato con copertura in legno, fabbricati inlegno lamellare, particolari interventi con i diversi materiali.Il libro si completa con numerosi approfondimenti, anch’essi tratti dalla esperienza diretta sul campo, utili al progettista: dai particolari costruttivi di strutture in cemento armato, alle relazioni di calcolo.Sono presenti anche due lavori tratti dalla libera professione sull’analisi della vulnerabilità sismica di fabbricati esistenti.Giuseppe AlbanoAmministratore unico della società CalcoloStrutture.com s.r.l. Laureato al Politecnico di Torino nel 1997 in ingegneria civile con indirizzo strutture. Ha maturato elevata esperienza in ingegneria strutturale ed antisismica ed è considerato a livello nazionale unautorevole consulente e professionista. Autore di 59 pubblicazioni, tra libri cartacei, ebook ed articoli a tiratura nazionale. Relatore in diversi convegni e seminari sul tema della sicurezza antisismica, nuove norme, strutture in murature.
Giuseppe Albano | Maggioli Editore 2023
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Fasciature in carbonio (FRP)
I materiali compositi hanno il vantaggio di non aumentare massa e di non modificare la rigidezza della struttura. Possono essere usati tessuti in carbonio unidirezionali prolungando il rinforzo che parte dalla trave e dal pilastro e confinando il più possibile il nodo stesso, insieme a tessuti quadriassiali da applicare sul pannello di nodo (secondo le modalità indicate in Fig. 2) per assorbire sforzi e tensioni obblique.
Ringrosso sezione
Il ringrosso di sezione è una tecnica tradizionale che prevede l’impiego di un betoncino ad alte prestazioni per aumentare la resistenza a compressione mentre l’apporto di resistenza a trazione è affidata all’eventuale armatura aggiuntiva che verrà inserita all’interno del ringrosso (Fig. 3). È una tipologia di intervento che comporta un incremento di resistenza irrigidendo il telaio strutturale. Esistono anche betoncini ad elevatissime prestazioni e ad altissima duttilità che, essendo fibrati, non hanno bisogno di armature (sistemi compositi FRC).
Piastre o nastri in acciaio
Esistono in commercio diverse soluzioni tecniche in acciaio per il confinamento di nodi. Ad esempio mediante una piastra realizzata su misura, ancorata attraverso una serie di connettori fissati con resina epossidica (Fig. 4).
Oppure attraverso la posa di nastri in acciaio inossidabile pretesi, realizzando una staffa aggiuntiva e posta in coazione (Fig. 5).
Come sempre vale sul costruito esistente, la scelta e le varianti della tecnica dipenderanno dal singolo caso e dalla tipologia costruttiva in modo da progettare l’intervento su misura.
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