Incamiciatura di pilastri in c.a: vantaggi nell’impiego di betoncini strutturali e di microcalcestruzzi fibrorinforzati ad elevate prestazioni HPFRC

Nell’ambito degli interventi di consolidamento e rinforzo delle strutture in calcestruzzo armato, la tecnica dell’incamiciatura in calcestruzzo è tuttora attuale, consentendo di migliorare significativamente il comportamento delle strutture sia in relazione ai carichi verticali che a quelli derivanti dall’azione sismica. A seconda delle modalità di intervento, potranno essere conseguiti importanti incrementi di resistenza a pressoflessione e/o taglio, di duttilità e di durabilità. La possibilità di realizzare le “camicie” di rinforzo impiegando specifici conglomerati cementizi premiscelati ad elevate prestazioni comporta una serie di vantaggi tecnici, operativi ed economici.

L’impiego di betoncini ad elevata resistenza semplifica drasticamente la logistica dei cantieri, soprattutto se localizzati in ambiti urbani congestionati, e grazie alle elevate prestazioni, permette di rendere l’intervento di incamiciatura particolarmente efficace, sia in termini di resistenza che di durabilità. Il massimo livello di innovazione oggi utilizzabile nella realizzazione di incamiciature è rappresentato dall’impiego di conglomerati cementizi noti come “HPFRC” (High Performance Fiber Reinforced Concrete). Grazie alle elevatissime resistenze a compressione ed alle non trascurabili resistenze a trazione di cui questi materiali sono capaci, è possibile ottimizzare fortemente la geometria dei rinforzi, sia in termini di spessori che di quantitativi di armatura integrativa.

Generalità sulla tecnica dell'incamiciatura in c.a.

Il rinforzo di pilastri in c.a. mediante incamiciatura è una tecnica di intervento che prevede il ringrosso delle sezioni esistenti mediante una “camicia” corticale in calcestruzzo, ovvero una nuova sezione (cava) che, opportunamente armata con barre longitudinali e trasversali, collabora con la sezione originaria. Il trasferimento degli sforzi (tangenziali) tra il nuovo getto ed il pilastro esistente è assicurato da specifici connettori che, opportunamente ancorati, contrastano lo scorrimento reciproco tra il “nucleo” (ovvero il pilastro originario) e la periferia (ovvero la nuova camicia) dell’elemento rinforzato.

Come specificato anche dalla Circolare n.7 del 21 gennaio 2019 (p.to C8.7.4.2.1), i principali vantaggi della incamiciatura in c.a. sono:

• Aumento della capacità portante verticale;
• Aumento della resistenza a flessione e/o taglio (Figura 1);
• Aumento della capacità deformativa;
• Incremento della durabilità strutturale;

 In Figura 1 viene rappresentato un “tradizionale” intervento di incamiciatura in c.a.

Lo schema riportato in Figura 1 chiarisce un aspetto essenziale di questa tipologia di rinforzo. Se l’incamiciatura si propone di aumentare la resistenza flessionale dei pilastri, le barre longitudinali devono essere continue attraverso i vari piani dell’edificio.

Se invece lo scopo della camicia è quello di incrementare la sola resistenza a taglio del pilastro, le armature e la camicia si interromperanno al singolo piano.

In Figura 2 una sequenza fotografica che mostra alcune fasi salienti di una incamiciatura tradizionale, partendo dalla installazione delle armature integrative principali (Figura 2a e 2b), alla realizzazione della necessaria casseratura (Figura 2c), fino al risultato finale (Figura 2d) dell’intervento.

Incamiciature con betoncini premiscelati strutturali (Classe R4 - UNI EN 1504-3)

Le immagini di Figura 2 riportano una incamiciatura realizzata impiegando uno specifico betoncino premiscelato (STRUCTURE BF4-B) reoplastico, bicomponente e con classe di resistenza R4 secondo UNI EN 1504-3.
I betoncini sono caratterizzati dalla presenza di un aggregato con diametro massimo di circa 10 mm, e questo li rende adeguati alla esecuzione di getti con spessori generalmente compresi tra 50 e 100 mm.

I principali vantaggi dell’impiego di un betoncino premiscelato in sostituzione del calcestruzzo preconfezionato sono:

• Possibilità di confezionare il conglomerato direttamente in cantiere con l’ausilio di una semplice betoniera;
• Prestazioni, meccaniche, fisiche e di durabilità particolarmente elevate (Tabella 1);
• Ottima costanza delle prestazioni;
• Eliminazione del problema logistico del trasporto del calcestruzzo, soprattutto nel caso di cantieri situati in area urbana;
• Eliminazione, nella stagione calda, del problema del mantenimento della lavorabilità, in quanto il punto di miscelazione del materiale è adiacente al punto di getto;
• Migliore organizzazione del cantiere.

In Tabella 1 si riportano le principali prestazioni meccaniche del betoncino STRUCTURE BF4-B.

La Figura 3 mostra la elevata scorrevolezza del materiale evidenziata durante un test di lavorabilità condotto in cantiere prima del getto.

In Figura 4 si riportano le principali fasi di gestione del betoncino premiscelato in cantiere, a partire dal suo temporaneo stoccaggio (Figura 4a e 4b), da effettuare, chiaramente, in luogo chiuso e riparato.

In Figura 4c l’immagine della classica betoniera impiegabile per miscelazione del prodotto. Questa dovrà essere di dimensioni e potenza commisurate ai quantitativi che di volta in volta si vorranno impastare.
In Figura 4d un momento del “getto”, effettuato in corrispondenza del piano superiore a quello del pilastro oggetto di incamiciatura, attraverso un foro passante nel solaio.

Il risultato del getto, già presentato in Figura 2d, viene riproposto in maniera più dettagliata in Figura 5.
Si può constatare come l’elevata scorrevolezza del materiale (Figura 3 e Figura 4d) gli consenta di riempire completamente ed “a rifiuto” il cassero (massima compattazione).

Questo risultato è fondamentale sia dal punto di vista strutturale, in quanto le resistenze ottenute “in opera” sono di fatto le stesse ottenute sui cubetti, che dal punto di vista della durabilità (massima compattezza si traduce in minima porosità) e dell’aspetto estetico.

Incamiciature con microcalcestruzzo fibrorinforzato ad elevate prestazioni HPFRC

Il microcalcestruzzo fibrorinforzato COMPOSITE M130 (HPFRC, High Performance Fiber Reinforced Concrete) è una malta cementizia composita, tricomponente, autolivellante e fibrorinforzata con fibre corte in acciaio.

Allo stato indurito è caratterizzato da elevatissime prestazioni meccaniche (Classe di resistenza a compressione C90/105) e da un comportamento duttile (conferito, questo, proprio dalla presenza delle fibre metalliche).
Trattandosi, a tutti gli effetti, di un calcestruzzo fibrorinforzato, il COMPOSITE M130 è conforme alle richieste del D.M. 17 gennaio 2018 in termini di Qualificazione ed Identificazione.

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In particolare, esso è dotato di Certificazione di Valutazione Tecnica, rilasciata dal C.S.LL.PP., ottenuto con riferimento alla “Linea Guida per l’identificazione, la qualificazione, la certificazione di valutazione tecnica ed il controllo di accettazione dei calcestruzzi fibrorinforzati FRC (Fiber Reinforced Concrete)”.

La presenza delle fibre metalliche conferisce al materiale, dopo la sua fessurazione, una significativa resistenza residua a trazione (Classe 8b) che, in fase progettuale, può essere portata in conto nella valutazione della resistenza delle sezioni.

Le elevate resistenze a compressione, la capacità di resistenza a trazione e la ridotta porosità della matrice, comportano interessanti vantaggi, tra i quali i più rilevanti sono:

• Forte riduzione degli spessori della camicia (30÷50 mm);
• Elevata ottimizzazione delle armature integrative, sia longitudinali che trasversali;
• Elevatissima adesione al calcestruzzo, con possibilità di eliminare i connettori trasversali;
• Elevatissima adesione alle barre di armatura;
• Limitate modifiche alla geometria della sezione trasversale;
• Ridotto incremento di massa a seguito dell’intervento;
• Elevatissimo incremento di durabilità nei confronti delle aggressioni esterne;
• Ottima compattazione in opera del materiale (autocompattante);
• Sviluppo di elevate resistenze, sia a breve che a lungo termine;

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