Il rinforzo strutturale del nodo trave-pilastro con tecnologia CAM®

Meccanismi di rottura del nodo trave-pilastro nelle strutture intelaiate

Il meccanismo fragile più pericoloso da scongiurare nelle strutture intelaiate in c.a. è quello di rottura a taglio del pannello di nodo.

Le prime verifiche sui nodi trave-pilastro nelle strutture intelaiate risalgono agli anni '60 e '70, quando la ricerca nel campo dell’ingegneria sismica ha iniziato a concentrarsi sulla resistenza e sulla duttilità delle strutture in cemento armato. Prima di tale periodo il nodo era considerato come infinitamente rigido e manca il particolare costruttivo di staffe che dal pilastro proseguono in corrispondenza dell’intersezione con le travi. Tale dettaglio è però necessario per garantire, con una sovra-resistenza dell’elemento nodale, il trasferimento degli sforzi tra trave e pilastro e il buon comportamento strutturale.

Queste possono realizzarsi a posteriori impiegando la tecnologia dei nastri metallici presollecitati.

Il Sistema CAM® è l’unico sistema che permette di realizzare staffe chiuse senza l’aggiunta di massa (l’unica alternativa per la realizzazione di tali elementi è infatti il ringrosso del nodo attraverso un getto in c.a.).

La tecnologia, ideata, posata e certificata dalla EDIL CAM Sistemi , consente di realizzare un confinamento efficace e tridimensionale del nucleo di calcestruzzo, assorbendo la sollecitazione di trazione e impedendo lo svergolamento delle armature longitudinali nel pilastro.

L’iter per il calcolo del rinforzo CAM® consiste nella verifica dello stato di fatto dell’elemento e del calcolo dell’incremento necessario che l’intervento di rinforzo dovrà fornire.

Individuazione della geometria e criterio di verifica

Rimandando nel dettaglio al capitolo 7.4.4.3.1 delle NTC 2018 si definisce la geometria del nodo sulla base delle caratteristiche geometriche del pilastro e delle travi ad esso convergenti.

La resistenza del nodo deve essere tale da assicurare che non pervenga alla rottura prima della zona della trave e del pilastro ad esso adiacenti. Il taglio agente in direzione orizzontale in un nodo deve essere calcolato tenendo conto delle sollecitazioni più gravose che, per effetto dell’azione sismica, si possono verificare negli elementi che vi confluiscono.

Gli sforzi sul nodo possono essere calcolati in funzione della trazione esercitata dalle barre longitudinali delle travi (che entrano nel nodo e sono effettivamente ancorate) e dal taglio agente sul nodo. Tale valore di tensione dell’armatura può coincidere con la massima tensione di snervamento dell’acciaio dell’armatura esistente ovvero può anche essere inferiore se il momento flettente agente sulla sezione di trave è inferiore al valore limite elastico. Altresì può verificarsi che la combinazione di verifica più gravosa per il nodo non sia la combinazione che porti a snervamento le armature nelle travi.

Calcolata la geometria A_j del nodo e il valore di V_jbd, sollecitazione di taglio sul pannello nodale, noto lo sforzo assiale N agente, la verifica nello stato di fatto consiste nella verifica secondo i cerchi di Mohr individuando la giacitura di massima trazione e di massima compressione.

Tale verifica presuppone l’assenza di staffe al nodo.

Laddove la verifica non sia soddisfatta lato “compressione” le possibilità di intervenire efficacemente nel rinforzo di nodo sono estremamente basse. Tale circostanza, tuttavia, è abbastanza rara e spesso può essere risolutivo la strategia di “togliere sollecitazione” al nodo.

Nei casi più frequenti la crisi del nodo occorre per raggiungimento della resistenza “lato trazione”.

Le rotture osservate su strutture esistenti sono fessurazioni da carenza di armature trasversali e in ultima istanza spesso crisi per svergolamento delle armature longitudinali nel pilastro.

Il ruolo dei nastri CAM® nel rinforzo strutturale del nodo trave-pilastro

Dall’osservazione dei danni reali a strutture esistenti, nasce l’idea di realizzare una staffa chiusa, aggiunta a posteriori, in grado di assorbire la sollecitazione di trazione e contestualmente di vincolare le barre longitudinali correnti del pilastro. La soluzione però si scontrano con le difficoltà esecutive per realizzare un anello che quindi costituisca una staffa chiusa e simmetrica.

Attraverso la posa di nastri CAM® invece la soluzione di confinamento efficace del nodo è raggiunta senza particolari difficoltà operative. Realizzando delle semplici forature nell’altezza di trave libera da solaio si realizzano anelli disposti ad abbracciare il nucleo di calcestruzzo di nodo. Le legature sono realizzate con più nastri in sovrapposizione messi in tensione all’atto della posa pretensionandoli fino ad un valore di f_pret,CAM.

Usualmente l’acciaio impiegato per i nastri è inox AISI 301-2H C1000 di dimensione 19x0,90mm e prestazioni a rottura fino a 1000 MPa. 

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