L'incamiciatura in c.a. è prevista in programma per tutte le sezioni rettangolari, per quelle circolari e per le sezioni generiche poligonali costituite da un solo dominio di calcestruzzo.
Il confinamento è generato dalle staffe ben chiuse (confinanti) inserite nella camicia in c.a. che vengono attivate dalla dilatazione trasversale del pilastro esistente solo e soltanto per un incremento dei carichi.
La legge tensioni deformazioni (in rosso nel grafico) di un calcestruzzo confinato (in questo caso costituito dal pilastro esistente), è fornita dalle seguenti relazioni tratte dal § 4.1.2.1.1 NTC:
fck,c = fck(1.000 +5.0 s2/fck) per s2 ≤ 0.05 fck (4.1.8)
fck,c = fck(1.000 +2.5 s2/fck) per s2 > 0.05 fck (4.1.9)
εc2,c = εc2 (fck,c/fck)2 (4.1.10)
εcu2,c = εcu +0.2 s2/fck (4.1.11)
dove s2 è la tensione di compressione laterale efficace (tensione di confinamento) allo SLU, e le deformazioni εc2 εcu,c sono illustrate nel grafico.
Il valore di picco della tensione di progetto confinata (vedi figura) vale:
fcd,c = αcc fck,c / γc = 0.85 fck,c /1.5 (4.1.12)
Il calcolo della tensione laterale di confinamento viene effettuato con la seguente relazione:
s2 = an as sl
in cui an as sl sono fornite dalle espressioni (4.1.12) NTC sia per sezioni rettangolari che circolari.
Nel caso qui considerato di incamiciatura il nucleo confinato viene considerato (in sicurezza) costituito dal solo calcestruzzo della vecchia sezione del pilastro+ il calcestruzzo della camicia fino all'asse delle nuove staffe della camicia). A favore di sicurezza le caratteristiche di resistenza e confinamento del piccolo spessore confinato del nuovo calcestruzzo vengono assimilate a quelle del vecchio calcestruzzo. Il programma permette il calcolo anche di sezioni poligonali convesse generiche.
Per le sezione incamiciate in c.a. il programma prevede due distinte modalità di calcolo (opzioni presenti nella finestra della scheda Rinforzi):
BARRE LONGITUDINALI NON PASSANTI PER I NODI
In questo primo caso le nuove barre longitudinali presenti nella camicia non vengono collegate (tramite foratura dei solai ed eventuali appositi manicotti filettati) alle barre dei pilastri (pure essi eventualmente rinforzati) superiore ed inferiore, ma si fermano al pavimento ed al soffitto del piano in cui si effettua il rinforzo (anche la camicia viene gettata fino a circa 1 cm dal soffitto).
In questo caso nel calcolo non vengono considerati nè il calcestruzzo della camicia nè le nuove barre longitudinali inserite nella camicia, ma solo le nuove staffe di confinamento che contemporaneamente incrementano la resistenza di calcolo del vecchio calcestruzzo, la resistenza a taglio e la duttilità del pilastro (importante negli adeguamenti e miglioramenti sismici). In questo caso il miglioramento della resistenza a presso flessione del pilastro è molto limitata (non viene alterata la rigidezza del pilastro nell'ambito dell'intera struttura) ed è dovuta unicamente al miglioramento della tensione di progetto ottenuta grazie al nuovo valore di resistenza confinata fck,c del vecchio calcestruzzo il cui nuovo valore di progetto (impiegato nel calcolo) diventa fcd = 0.85 fck,c/1.5 (4.1.12)NTC
Nel programma si sono utilizzate le formule (4.1.8) e seguenti del § 4.1.2.1.2.1 in cui il valore fck può essere determinato dai valori fcm delle prove distruttive da cui dedurre fck mediante le formule fornite dalla EN 13791 (in alternativa potrebbe utilizzarsi il valore di fcm/FC). Trattandosi di struttura esistente la determinazione di fck non è agevole nè prevista dal capitolo 8 NTC.
Questa tecnica ha due impieghi principali:
1) Intervento locale per rinforzo di pilastri soggetti prevalentemente ad azione assiale (con piccola eccentricità) con carenze progettuali o di cui si intende ottenere un limitato incremento della resistenza assiale (ad es. per degrado o per incremento dei carichi) per il solo effetto del confinamento (miglioramento della resistenza a compressione del vecchio calcestruzzo ed aumento della resistenza a taglio): cioè senza conteggiare la camicia come resistente allo sforzo assiale del pilastro. In questo caso per valutare l'incremento di resistenza a sforzo normale è necessario selezionare, nella finestra dei dati generali, il percorso di sollecitazione a sforzo normale costante. Il § 4.1.2.3.4.2 NTC consente la verifica di pilastri soggetti prevalentemente a sforzo normale purché allo sforzo normale massimo NE sia associato un momento flettente minimo pari a M = e⸱ NE con l'eccentricità e =2 cm o pari a e=l0/200 se maggiore (l0 = lunghezza di libera inflessione del pilastro in cm). La sottoriportata sezione trapezia incamiciata di un pilastro è stata calcolata in presso flessione deviata con riferimento al solo calcestruzzo della sezione iniziale ma con resistenza maggiorata dal confinamento. La zona compressa (tratteggiata in rosso) è infatti quella della sola sezione iniziale e ad essa si riferisce il sovrapposto diagramma blu delle tensioni. Nel calcolo della resistenza flessionale viene considerata la sola sezione esistente e le relative barre longitudinali. Notevole, invece, l'incremento della resistenza a taglio: nella verifica a taglio viene considerata resistente l'intera sezione incamiciata senza considerare (a favore di sicurezza) le staffe esistenti.
2) Intervento di miglioramento o adeguamento sismico nel caso in cui non occorra incremento di resistenza a pressoflessione. In questo caso nella finestra dei dati generali va selezionato il percorso di sollecitazione a sforzo normale costante. L'incremento di resistenza (e di rigidezza) è molto limitato in quanto a presso flessione si fa riferimento alla sola sezione iniziale e relative barre longitudinali. Molto consistente è invece l'incremento ottenibile in resistenza a taglio (non considerando resistenti le vecchie staffe) e in duttilità di curvatura in dipendenza dalla quantità di staffe aggiuntive assegnate nella scheda rinforzi (sono previste solo staffe perimetrali a due bracci i cui dati da fornire sono diametro e passo). In particolare quest'ultima è fondamentale nella verifica della capacità di rotazione rispetto alle rotazioni alla corda (pushover).
Il calcolo del momento resistente viene, in ogni caso, condotto considerando resistente la sola sezione iniziale attribuendo al calcestruzzo il nuovo diagramma tensioni-deformazioni confinato. Il calcolo della resistenza a taglio viene descritta nell'apposito paragrafo dedicato.
BARRE LONGITUDINALI PASSANTI PER I NODI
Questo tipo di intervento è utilizzato sopratutto per l'adeguamento o il miglioramento sismico di cui al capitolo 8 delle NTC.
Le nuove barre longitudinali presenti nella camicia vengono collegate (tramite foratura dei solai ed appositi manicotti filettati) alle barre dei pilastri (pure essi rinforzati) superiore ed inferiore. Si ha così un notevole aumento della resistenza del pilastro sia in pressoflessione che per taglio e duttilità.
Il calcolo di resistenza utilizza il diagramma tensioni deformazioni confinato (di cui sopra) per il calcestruzzo della sezione iniziale, mentre per il calcestruzzo della camicia viene impiegato il diagramma non confinato del nuovo calcestruzzo. Vengono considerate, con i relativi diagrammi bilateri di resistenza, sia le vecchie che le nuove armature longitudinali. Non viene considerata (a favore di sicurezza) la resistenza a taglio delle staffe esistenti. La circolare 2019 alle NTC prescrive, inoltre, che lo sforzo normale precedente il rinforzo e prodotta dai soli carichi permanenti, sia sopportato dalla sola sezione esistente (cioè solo gli ulteriori sforzi normali saranno ripartiti tra vecchia e nuova sezione).
Le resistenze a flessione e taglio ottenute dal calcolo sono ridotte (automaticamente dal programma) del 10% in conformità alle relazioni (C8A.7.1), (C8A.7.2) della Circolare NTC.
Nel sottostante grafico di output si può notare come i diagrammi delle tensioni allo SLU siano differenti per i due calcestruzzi.
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