Elementi strutturali in cemento armato: riparazione e rafforzamento

Per quanto riguarda le strutture in c.a., le Linee guida per la riparazione e il rafforzamento di elementi strutturali, tamponature e partizioni emanate dal Dipartimento della Protezione Civile in forma di bozza nell’agosto 2009 pongono l’attenzione in particolare sui nodi trave-pilastro non confinati, che sono tipicamente quelli posti sul perimetro o negli angoli della struttura.

Le normative di riferimento per la progettazione dei rinforzi sono le Nuove Norme Tecniche (d.m. 14 gennaio 2008), la relativa circolare n. 617 del 2 febbraio 2009 e, per i materiali compositi, le Istruzioni CNR-DT200 e le Linee guida del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.Le linee guida indicano le possibili soluzioni basate sulle tecniche dell’incamiciatura in acciaio e della placcatura e fasciatura con materiali compositi ai sensi del punto C8A.7 della circolare n. 617 del 2 febbraio 2009.

L’osservazione dei danni prodotti dai terremoti conferma che l’azione di taglio della tamponatura può determinare danni significativi al nodo che, in funzione anche delle originarie modalità di realizzazione e della sezione di ripresa di getto, può presentare una fessura diagonale sul pannello di nodo oppure una lesione all’incirca orizzontale in corrispondenza della sezione di attacco pilastro di nodo oppure ancora la rottura per lesione diagonale alla testa del pilastro.Per determinare la forza che corrisponde all’attivazione di tale meccanismo si può fare riferimento al modello semplificato del “puntone equivalente” basato sulla ipotesi della formazione di bielle accoppiate all’interno dell’ossatura strutturale secondo le due diagonali che si considerano alternativamente efficaci in funzione della direzione dell’azione sismica (sono attive solo quelle compresse).

Gli interventi
Un primo tipo di intervento prevede l’incremento della capacità del pannello di nodo e della porzione di sommità del pilastro rispetto all’azione di taglio esercitata dalla tamponatura. Sulla base delle indicazioni fornite dalla circolare 10 aprile 1997, n. 65 e di una consolidata letteratura scientifica, la larghezza del puntone equivalente può essere assunta pari al 10% della lunghezza della biella stessa e il suo spessore pari allo spessore della tamponatura.
L’azione orizzontale che corrisponde alla crisi della tamponatura (rottura diagonale per trazione ovvero rottura per schiacciamento locale degli spigoli) rappresenta la massima azione che può gravare sul pilastro e dipende, oltre che dalle caratteristiche geometriche del puntone equivalente,  dalla resistenza caratteristica a taglio e dalla resistenza caratteristica a compressione della tamponatura, dall’angolo della diagonale del pannello rispetto all’orizzontale, dal modulo di elasticità di calcestruzzo, dal modulo di elasticità della tamponatura e dal momento di inerzia della sezione trasversale del pilastro rispetto all’asse ortogonale al piano della tamponatura (in caso di pilastri di diversa sezione si assume il valore medio dei due momenti di inerzia).
Nel caso si utilizzino materiali compositi è necessario realizzare un rinforzo esterno con tessuti inclinati nonchè disporre delle fasce ad L di tessuto quadriassiale poste all’intersezione delle travi con il pilastro in corrispondenza del nodo trattato. Nel caso che invece si intervenga con incamiciatura in acciaio, si deve agire mediante una piastra sul pannello di nodo ed angolari metallici posti negli spigoli dei pilastri.

Se invece si desidera incrementare la resistenza a taglio del pannello di nodo, si deve disporre del tessuto quadriassiale in carbonio nel caso di utilizzo di materiali compositi, e una piastra metallica nel caso di utilizzo di incamiciatura in acciaio.

Un ulteriore tipo di intervento è quello del confinamento delle estremità dei pilastri che consente di incrementare la resistenza a taglio e la capacità deformativa e che può essere realizzato mediante fasciatura con tessuto in carbonio unidirezionale se si utilizzano materiali compositi ovvero mediante calastrellatura nel caso di incamiciatura in acciaio.

L’ultima tipologia di intervento riguarda le travi e permette un incremento di resistenza a taglio delle estremità consentendo di prevenire una eventuale crisi secondo un meccanismo fragile che potrebbe attivarsi nel caso in cui la resistenza del calcestruzzo sia relativamente bassa e/o le armature a taglio siano carenti. Nel caso di utilizzo di materiali compositi si può applicare una fasciatura ad U con tessuto in carbonio unidirezionale ovvero, nel caso di incamiciatura metallica, mediante la disposizione di piastre metalliche.

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Articolo dell’Ing. Stefano Valentini


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