Rinforzo di strutture in muratura con FRP a fibre aramidiche.Il caso dell’Ospedale 'SS. Annunziata' di Savigliano

Il caso studio analizzato nell’elaborato di tesi magistrale in ingegneria civile al Politecnico di Torino dall’ing. Marta Busso è stato il corpo M dell’Ospedale “SS. Annunziata” di Savigliano. Scopo di tale lavoro, il cui relatore è stato il Prof. Rosario Ceravolo, è stato trattare la tematica del rinforzo di strutture in muratura con materiali compositi fibrorinforzati (FRP) a fibre aramidiche e analizzarne lo stato dell’arte che compete alle loro applicazioni.

La struttura ospedaliera in esame è polo importante per la Provincia di Cuneo; le dimensioni e la centralità dei servizi offerti raggiungono un imponente numero di utenze giornaliere. Il corpo studiato fa parte di quelli costruiti tra il 1710 e il 1790, ha una pianta a “L” particolarmente allungata i cui lati principali misurano rispettivamente 105 m e 21 m, per un’area di piano di circa 2000 m².

Il corpo M si presenta con due livelli fuori terra e un piano di sottotetto agibile solo in maniera parziale a causa del deterioramento della copertura. È costituito per tutto il suo sviluppo da mattoni in cotto a vista e copertura in legno e coppi, in linea con le tecniche costruttive dell’epoca della sua realizzazione. In pianta sono presenti una piccola espansione sul lato nord di un braccio perpendicolare al corpo stesso e altri tre vani assoggettati allo sviluppo longitudinale sul alto Est, che fungono da vani scale e locali ad uso ufficio.
I primi sopralluoghi hanno riscontrato un buon ammorsamento tra pareti e solai e tra parete e parete, e hanno evidenziato, inoltre, la presenza di solai irrigiditi con reti elettrosaldate, di cordoli in calcestruzzo armato, di fondazioni di tipo continuo e di catene atte a contrastare la spinta delle volte.
Sono risultati presenti, quindi, i presupposti perché la struttura abbia un comportamento a scatola muraria. È stata quindi utilizzata una schematizzazione a telaio equivalente; la modellazione, le successive analisi e lo studio degli interventi di rinforzo sono stati effettuati tramite il software DOLMEN, prodotto e distribuito da CDM DOLMEN di Torino.

È stata eseguita un’analisi modale con spettro di risposta secondo quanto richiesto dalle NTC 2008 per gli SLV sismici. Sui pannelli murari e sulle fasce di piano sono state eseguite, per tutte la combinazioni di carico richieste dalla norma, le verifiche a pressoflessione e a taglio nel piano: nei pannelli murari è stata controllata l’eccentricità dei carichi verticali ed eseguita la verifica a pressoflessione per carichi laterali. Sui pannelli murari inoltre, considerati come elementi secondari nei confronti delle forze agenti perpendicolarmente al loro piano, è stata effettuata un’ulteriore verifica sismica fuori piano. L’analisi ha evidenziato delle criticità, come possiamo vedere nelle immagini precedenti in cui sono stati riassunti graficamente i risultati delle verifiche: vediamo colorati in verde gli elementi verificati per tutte le sollecitazioni considerate, in magenta gli elementi non verificati a pressoflessione nel piano, in giallo gli elementi non verificati a taglio e in azzurro gli elementi con problematiche di pressoflessione fuori dal piano. Come era logico aspettarsi i pannelli murari che presentano problematiche sono quelli ai piani superiori: la struttura, infatti, è stata storicamente ben progettata nei confronti dei carichi verticali ma, sottoposta alle odierne verifiche sismiche, presenta problemi là dove è minore lo sforzo verticale stabilizzante.
Per i pannelli non verificati si è ritenuto quindi opportuno valutare il posizionamento di rinforzi.
Nello studio condotto sono stati utilizzati materiali compositi basati su fibre aramidiche (famiglia a cui appartiene il Kevlar). Caratteristica peculiare delle fibre aramidiche è quella di presentare un modulo elastico di valore intermedio (130-150 GPa) tra quelli che si registrano per le fibre di vetro (70-80 GPa) e quelli per le fibre di carbonio (220-800 GPa): per questa loro proprietà sono state sovente scelte per il rinforzo di strutture in muratura. Fibre con valori elevati di modulo elastico si addicono maggiormente alle strutture in cemento armato poiché irrigidiscono gli elementi cui si si applicano e modificano la risposta strutturale.
La geometria della disposizione del rinforzo sul pannello è fortemente dipendente dal tipo di verifica non soddisfatta. Nel caso di pressoflessione nel piano, il pannello va in crisi per trazione; in questo caso i rinforzi sono da posizionarsi con giacitura verticale, disposti simmetricamente sui due paramenti del pannello, come da immagine seguente.

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Per maggiori informazioni sul lavoro di tesi dell’ing. Marta Busso vi invitiamo a visitare la pagina:http://www.cdmdolmen.it/lavori/lav_busso.htm