Verifiche strutturali: in Sismicad 12.9 nuove soluzioni di rinforzo in rete di fibre per murature

Gli interventi di rinforzo per murature esistenti sono spesso indispensabili per adeguare o migliorare sismicamente gli edifici. Sismicad, a partire dalla versione 12.9, introduce l’intonaco armato con reti in fibra di carbonio, fibra di vetro, fibre aramidiche o basaltiche (CFRP, GFRP, AFRP, BFRP o più genericamente FRP), per rendere più comoda e sicura la verifica strutturale di questi elementi.

Negli ultimi anni la necessità di intervenire con miglioramenti ed adeguamenti sismici al patrimonio immobiliare italiano appare sempre più urgente. Nonostante molto sia stato fatto saranno necessarie sempre maggiori risorse per far fronte alle enormi carenze di edifici costruiti con norme inadeguate, a situazioni progettuali complesse o di carattere storico, nonché, purtroppo, a manchevolezze realizzative.

L’urgenza è evidente se si considera l’attualità del tema relativo alla messa in sicurezza degli edifici scolastici in cui questi aspetti rivestono carattere di maggiore gravità. Conoscere le modalità di intervento per adeguamento o miglioramento sismico sarà importantissimo per le attività di riqualificazione edilizia che il governo italiano dichiara di volere affrontare nel prossimo futuro sia con interventi diretti su edifici pubblici che con importanti agevolazioni fiscali per la edilizia privata.

Interventi di rinforzo
Gli interventi di rinforzo delle strutture sono ovviamente orientati ad aumentare la capacità dell’edificio sia in termini di resistenza che di duttilità. Essi possono riguardare il comportamento complessivo dell’edificio come per esempio la riduzione di forti dissimmetrie di comportamento per azioni orizzontali con l’inserimento di nuove pareti. Possono anche consistere nel semplice rinforzo di singoli elementi strutturali.

Nelle strutture in cemento armato il miglioramento può essere conseguito con interventi localizzati volti a ridurre o controllare i comportamenti fragili come la rottura dei nodi e le rotture per taglio di travi e pilastri. Proprio i nodi trave-pilastro sono uno dei problemi più frequenti nelle strutture in cemento armato di edifici esistenti a causa della mancanza di confinamento del calcestruzzo. Solo da pochi anni infatti le norme prevedono la obbligatorietà esplicita di staffatura all’interno dei nodi. Ne consegue che i primi elementi su cui intervenire sono solitamente i nodi; per essi sono previsti interventi di confinamento con fasciature in FRP o con reggette pretensionate in acciaio inossidabile ad alta resistenza (metodo CAM). Gli interventi più frequenti su pilastri e travi sono volti ad aumentare la capacità in termini di resistenza a taglio e flessione con l’utilizzo di diverse tecnologie come l’incamiciatura in acciaio o in cemento armato, il metodo CAM, l’applicazione di fibre di carbonio a flessione e a taglio. Con le medesime tecnologie si può ottenere un aumento della capacità in termini di duttilità di rotazione attraverso il confinamento di travi e più frequentemente di pilastri.

Nelle strutture in muratura l’azione sismica produce elevate azioni orizzontali che determinano meccanismi di rottura nel piano e fuori piano. Anche in questo caso gli interventi possono riguardare la totalità dell’edificio nella ricerca di un comportamento scatolare di insieme con tirantature a livello dei solai, irrobustimento del collegamento con essi come pure interventi localizzati. La resistenza a taglio e pressoflessione nel piano delle murature esistenti è spesso limitata e la resistenza sismica dipende in questi casi dalla rottura per taglio o pressoflessione nel piano di maschi o di travi di connessione. L’azione sismica può produrre anche collassi di parte delle strutture murarie con la attivazione di meccanismi fuori piano quali espulsioni delle murature, ribaltamenti e perdite di appoggio dei solai. Interventi localizzati volti all’incremento della resistenza nel piano e ad evitare la formazione di meccanismi fuori piano possono essere realizzati con applicazioni CAM, con applicazioni di fibre di carbonio o aramidiche, con betoncino armato, con reti elettrosaldate o con reti di fibre ed intonaco.

Interventi con reti di fibre e intonaco
Recenti tecnologie di intervento prevedono l’utilizzo di materiali innovativi e non tradizionali noti per le loro caratteristiche di leggerezza e altissima resistenza meccanica.

Il nuovo Sismicad 12.9, uscito in questo periodo, introduce un tipo di rinforzo in rete di fibre che vengono applicate alla muratura, previa pulizia del fondo, con la possibile predisposizione di elementi di ancoraggio meccanico alla parete e la posa di intonaci dedicati. In pratica si realizza un intonaco armato sulle due facce che fornisce alla parete e alla trave di muratura una resistenza a trazione che si traduce in incremento di resistenza a taglio e pressoflessione.

Le reti utilizzate per gli interventi possono essere in fibre di carbonio, fibre di vetro, fibre aramidiche o basaltiche (CFRP, GFRP, AFRP, BFRP o più genericamente FRP), intrecciate ortogonalmente ed impregnate con resine.

Unitamente al database di reti Sismicad propone un database di intonaci da utilizzare in unione alle reti di fibra per gestirne più comodamente l’applicazione. 

I vantaggi nell’utilizzo di questo rinforzo sono molteplici. L’aumento di resistenza nel piano e fuori piano è accompagnato da un modesto aumento di spessore del complesso parete-rinforzo rispetto ad un analogo rinforzo con betoncino e rete metallica. Rispetto a quest’ultimo vengono evitati i problemi legati all’aumento di volume dovuto alla corrosione delle armature. L’utilizzo di intonaci a base di calce risulta inoltre più duttile e meno dannoso chimicamente del betoncino.

Le verifiche delle murature così rinforzate sono condotte secondo CNR-DT200 R1/2013 “Linee guida per la progettazione, l’esecuzione ed il collaudo di interventi di rinforzo di struttura di c.a., c.a.p. e murarie mediante FRP” o anche con un metodo proposto da Fibre Net, un’azienda che si occupa direttamente di queste tecnologie, basato sui risultati di una ampia campagna sperimentale. Le verifiche condotte sono a pressoflessione e taglio nel piano per maschi in muratura e travi di connessione, nonché di pressoflessione fuori piano per i maschi.

Questi elementi possono essere considerati oltre che in analisi elastiche anche in analisi inelastiche come il metodo pushover ipotizzando un comportamento elastico perfettamente fragile a trazione e la non reagenza a compressione.

Conclusioni
“La valutazione della sicurezza per un intervento di miglioramento è obbligatoria, come specificato nel §8.3 delle NTC, ed è finalizzata a determinare l’entità massima delle azioni, considerate nelle combinazioni di progetto previste, cui la struttura può resistere con il grado di sicurezza richiesto. Nel caso di intervento di miglioramento sismico, la valutazione della sicurezza riguarderà, necessariamente, la struttura nel suo insieme, oltre che i possibili meccanismi locali.”

Questo stralcio della Circolare applicativa n.617 del 2 febbraio 2009 (§8.4.2) appare chiaro nei suoi contenuti: anche in caso di miglioramento sismico è indispensabile valutare la sicurezza della struttura nel suo insieme.

È indubbio che le analisi necessarie possano essere gestite manualmente ma lo è altrettanto che l’utilizzo di un software di calcolo possa agevolare e rendere ancora più rapido e coordinato l’operato del tecnico strutturale.

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