Come rinforzare travi, pilastri e nodi [Podcast #09]

Betoncini cementizi o sistemi compositi: nell'episodio 09 di Ufficio Tecnico ascoltiamo quali sono le principali tecniche d'intervento per il consolidamento di travi, pilastri e nodi

Il rinforzo strutturale di travi, pilastri e nodi in cemento armato si rende necessario nel momento in cui si verifichino incrementi dei carichi agenti oppure nei casi dove si abbia la necessità di effettuare un miglioramento o un adeguamento delle strutture esistenti. Per riportare la resistenza dell'elemento strutturale alle caratteristiche originarie, se non superiori, si possono dunque impiegare tecniche differenti: da quelle più classiche ai sistemi innovativi.

Le prime permettono di rinforzare le strutture producendo un incremento di resistenza e irrigidendo il telaio strutturale; le seconde, più leggere, consentono di fare lo stesso senza però modificare la rigidezza degli elementi. Scopriamo entrambe le modalità d'intervento nel nono episodio del nostro podcast dedicato al recupero edilizio e alle tecniche di rinforzo strutturale. Resta in ascolto, c'è Ufficio Tecnico.

Ascolta "09 Come rinforzare travi, pilastri e nodi" su Spreaker.

Sintesi dell'episodio

04:53'' Le strade da seguire per effettuare interventi di rinforzo di strutture intelaiate in cemento armato sono due. La scelta dipende dalle finalità da raggiungere: migliorare la resistenza a trazione della sezione resistente oppure aumentarne la rigidezza. Nel primo caso si useranno i compositi che lavorano a basso spessore in adesione alla sezione resistente, senza modificarne le caratteristiche di rigidezza e quindi di massa. Nel secondo caso si impiegheranno soluzioni più tradizionali che invece vanno ad aumentare la sezione resistente.

05:40'' Per il rinforzo delle travi nel primo caso è importante determinare innanzitutto dove si trova l'asse neutro della sezione quindi posizionare il rinforzo nella zona tesa della sezione resistente visto che i tutti i compositi apportano resistenze solo ed esclusivamente a trazione. Quindi se li si posizionasse nella zona compressa non avrebbero alcun effetto perché i compositi non apportano resistenza a compressione.

06:25'' Il più classico esempio di schema statico è quello di appoggio-appoggio. Ciò significa che avendo un momento flettente positivo la sezione resistente sarà tesa all'intradosso e compressa all'estradosso. Il rinforzo deve essere dunque posizionato dunque all'intradosso della sezione resistente in direzione longitudinale.

06:57'' Nel caso invece di schema statico differente, per esempio di incastro-incastro o semincastro-semincastro, si avrebbe all'estremità della campata un'inversione del momento flettente e quindi un momento negativo. La sezione sarebbe dunque tesa all'estradosso e compressa all'intradosso. In questo caso sarebbe sbagliato posizionare il rinforzo in composito all'intradosso perché non avrebbe alcun effetto. Il rinforzo flessionale a momento negativo in questo caso andrà posizionato all'estradosso perché al di sopra dell'asse neutro e quindi in zona tesa.

08:03'' Per i pilastri lo schema statico è di elemento doppiamente incastrato per il quale si ha una situazione di compresenza di momento positivo e negativo che si alterna in funzione della direzione delle sollecitazioni. Sui pilastri il consiglio è perciò quello di intervenire in maniera simmetrica sulle facce opposte. Nei pilastri di sezione quadrata invece è quello di eseguire lo stesso tipo di rinforzo su tutte e quattro le facce per una semplicità di posa in opera.

08:36'' Su travi e pilastri, oltre al rinforzo flessionale, è necessario intervenire con fasciature trasversali che hanno la funzione di rinforzo a taglio nel caso delle travi e di rinforzo a taglio e di confinamento per i pilastri.

12:35'' Gli interventi descritti realizzati con i compositi possono essere eseguiti sia con sistemi FRP realizzati con fibre di carbonio e resine oppure FRCM che prevedono l'uso di fasce in acciaio inglobati in cementizie. Entrambi richiedono spessori di pochi millimetri e richiedono di essere ricoperti. Per i primi basta una rasatura protettiva; per i secondi, la matrice cementizia stessa potrà essere usata a completamento dell'intervento per realizzare l'intonacatura finale.

14:09'' I nodi sono importantissimi perché è su di essi che confluiscono le sollecitazioni ma anche le resistenze di travi e pilastri nel caso in cui siano state già rinforzate con i compositi. Gli interventi di rinforzo realizzabili con i sistemi innovativi sui nodi sono molteplici. Possiamo usare infatti:

• tessuti monodirezionali prolungando il rinforzo che parte dalla trave e dal pilastro e confinando il più possibile il nodo stesso;
• tessuti bidirezionali o quadriassiali: data la necessità di lasciare libero il nodo da impedimenti possiamo creare un fazzoletto di rinforzo nelle due o nelle quattro direzioni a seconda dell'orditura del tessuto utilizzato.

15:41'' I tessuti bidirezionali possono essere usati anche per il rinforzo di pilastri e travi in quanto fasciandoli completamente si va a fare un rinforzo a taglio e confinamento in direzione trasversale e a pressoflessione in direzione verticale, quindi longitudinale.

16:53'' In alternativa ai compositi è possibile optare per soluzioni che aumentino le sezioni e incrementino le masse, apportando un irrigidimento strutturale. La scelta dipende dal tipo di risposta alle azioni sismiche che si vuole ottenere.

17:43'' Il ringrosso di sezione è una tecnica perlopiù tradizionale visto che prevede l'impiego di un betoncino ad alte prestazioni per apportare una resistenza a compressione mentre l'apporto di resistenza a trazione è affidata all'eventuale armatura aggiuntiva che verrà inserita all'interno del ringrosso. Le tipologie di betoncino sono due: quello a cui si possono aggiungere reti in acciaio o barre di armatura oppure quelli a elevatissime prestazioni e ad altissima duttilità che, essendo fibrati, non hanno bisogno di armature.

18:45'' Ricorrendo ai betoncini a elevate prestazioni è possibile ringrossare la sezione senza realizzare spessori troppo elevati e apportando resistenza sia a compressione che a trazione. In più gli interventi di ringrosso con betoncini in generale, rispetto a quelli con i compositi, apportano anche una duttilità alla sezione resistente.

Spazio agli ascoltatori

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Ing. Stefano Agnetti, Responsabile Ufficio Tecnico Kimia

Ingegnere Civile laureato a Perugia nel 2010 e PhD in ingegneria civile e materiali innovativi. In Kimia mi occupo di restauro e recupero edilizio. Mi piace viaggiare, sperimentare in cucina e sono un amante degli animali. Questo è il mio profilo Linkedin

Ing. Andrea Costantini, Supporto Tecnico alla Progettazione

Ingegnere Civile Strutturista con laurea ottenuta a Perugia e con esperienze di studio e ricerca presso la Universidad Politécnica de Valencia. Amo la Spagna, le lingue e viaggiare all'estero. In Kimia mi occupo di Supporto Tecnico alla Progettazione e sono a disposizione dei progettisti per dimensionamenti, verifiche e calcoli strutturali pre e post intervento. Il mio profilo Linkedin