Per le sezioni predefinite sono disponibili le due schede soprariportate relative ai possibili rinforzi. La scheda a sinistra comprende i possibili rinforzi FRP, quella di destra i rinforzi in calcestruzzo ed acciaio. In generale le due schede sono una alternativa all'altra nel senso che i rinforzi in FRP sono alternativi a quelli in c.a. e quindi per una stessa sezione si utilizzerà una sola delle due schede. Nel seguito si indicheranno con CNR2013 le Linee Guida CNR-DT200-2013 [3]; si rimanda al capitolo 3 delle suddette CNR2013 per l'approfondimento dei concetti basilari del progetto di rinforzo con FRP.
RINFORZI FRP
Si premette che per l'efficacia di questo tipo di rinforzo è opportuno che il calcestruzzo su cui si effettua l'applicazione del tessuto/lamina in FRP abbia una resistenza fc superiore a 15.0 N/mm² e che l'applicazione sia di tipo "professionale" e che, nel caso di rinforzi a flessione, siano sempre predisposte fasciature nelle zone terminali del rinforzo per evitare la delaminazione di estremità (cfr. [8]).
Rinforzo longitudinale a flessione: viene utilizzato in genere per incrementare il momento resistente delle travi nelle zone interne delle campate a momento positivo in quanto le difficoltà di ancoraggio in caso di momento negativo ne rendono difficoltoso l'impiego. La necessità di soluzioni costruttive idonee (§4.2.2.3 CNR2013) per l'attivazione di questo tipo di rinforzo nelle zone nodali dei pilastri (oltre alla riduzione di duttilità per la limitata deformabilità a rottura) ne rende alquanto problematica l'applicazione specie nei rinforzi di tipo sismico.
L'input consiste anzitutto nella scelta del tipo di rinforzo tra quelli definiti nell'Archivio materiali, quindi nel definire il numero di strisce e di strati di tessuto o lamina da applicare al lato inferiore o superiore della sezione, La larghezza e lo spessore dell'FRP vengono definiti nell'Archivio materiali insieme agli altri dati forniti dalla documentazione tecnica del produttore.
Il programma produce un messaggio di errore nel caso in cui la somma delle larghezze delle strisce dovesse superare la larghezza del lato su cui esse vanno ad incollarsi.
Delaminazione di tipo 1 o 2: la resistenza a delaminazione di tipo 1 è quella che riguarda le zone estreme delle strisce di rinforzo a flessione (§4.1.3 CNR2013); il suo valore è piuttosto basso e limita molto l'efficacia del rinforzo a meno che i valori del momento sollecitante siano piuttosto bassi (momento positivo nelle estremità delle campate per rinforzo al lembo inferiore). Se la sezione da verificare si trova, invece, nella zona centrale delle strisce di rinforzo va scelta la delaminazione di tipo 2 (intermedia) molto meno penalizzante ma che deve affrontare i massimi momenti flettenti.
Rinforzo FRP a taglio (§4.3 CNR2013): qui le strisce del rinforzo sono pensate orientate sempre ortogonalmente all'asse della trave e possono essere applicate con disposizione ad U o in avvolgimento completo intorno alla sezione. La disposizione ad U viene utilizzata quasi sempre per le travi (fino all'eventuale intradosso quando non è possibile quella in avvolgimento) mentre quella in avvolgimento per i pilastri specialmente per il loro adeguamento/miglioramento sismico. Dopo aver scelto il tipo di rinforzo FRP da impiegare vanno assegnati i valori relativi alla larghezza delle singole strisce, al loro passo ed al numero di strati sovrapposti. Nel caso si voglia realizzare un rinforzo continuo, cioè senza spazi tra una striscia e la successiva, basta porre il passo uguale alla larghezza della striscia. Gli spigoli della sezione da rinforzare devono essere arrotondati con un raggio minimo di 2 cm.
Fasciatura FRP di confinamento (§4.5 CNR2013 solo per sezioni rettangolari o circolari): incrementa la resistenza ultima di pilastri sollecitati prevalentemente a sforzo normale (interventi di riparazione locali per pilastri degradati o sottodimensionati), e sopratutto aumenta la duttilità in curvatura di pilastri pressoinflessi da adeguare/migliorare sismicamente. I dati da assegnare ed i materiali da impiegare sono sostanzialmente gli stessi di quelli già illustrati per il rinforzo a taglio in avvolgimento. Per il rinforzo sismico, anche se la conformazione di questo rinforzo è la stessa di quella del rinforzo a taglio, si ritiene che le fasce di FRP dedicate al confinamento vadano sommate a quelle dedicate all'incremento della resistenza a taglio. Altra importante caratteristica della fasciatura di confinamento è ritenuto efficace solo se il suo dimensionamento assicuri una pressione efficace di confinamento maggiore del 5% della fcd del calcestruzzo del pilastro.
RINFORZI IN C.A.- PLACCAGGI CON LAMINE IN ACCIAIO - BANDE/NASTRI IN ACCIAIO
Solette in c.a. inferiori/superiori aggiunte (e incamiciatura per pilastri): l'aggiunta di solette nelle travi può essere utilizzata per incrementare l'altezza utile allo scopo di aumentarne la portanza, sia nel caso in cui il degrado delle barre di armatura consigli di aggiungerne di nuove. Nel caso dei pilastri sia prevalentemente compressi e degradati (riparazione locale), sia da adeguare/migliorare sismicamente è molto valida la tecnica dell'incamiciatura in cui oltre alle due solette superiore ed inferiore viene effettuato il getto di spessori laterali a configurare una camicia in c.a. che grazie al confinamento conferisce un grande incremento in duttilità, in resistenza a taglio, resistenza a compressione (a flessione solo se le barre longitudinali aggiunte sono passanti, attraverso i nodi, nei pilastri dei piani adiacenti).
I dati da inserire sono (oltre alla classe del calcestruzzo da impiegare) le dimensioni delle solette rettangolari superiore e/o inferiore alla sezione predefinita iniziale. Nel caso si voglia incamiciare la sezione (rettangolare o circolare) basterà inserire lo spessore laterale di confinamento (gli spessori superiore ed inferiore delle solette possono essere diversi). L'aggiunta di solette determina la necessità di utilizzare dei connettori (o pioli) per assorbire lo scorrimento (calcolato dal programma) che si sviluppa allo SLU tra la soletta e la sezione iniziale
Barre longitudinali di acciaio aggiunte: si considerano passanti se vanno considerate o meno nel calcolo della resistenza flessionale in dipendenza della sufficienza del loro ancoraggio terminale. Diversamente vanno definite non passanti. Nel caso ad esempio di rinforzo nella zona centrale di una trave è sempre possibile prolungare le barre fino a rendere sufficiente l'ancoraggio e quindi la loro collaborazione in perfetta aderenza con la sezione preesistente. Nel caso dei pilastri l'incamiciatura può essere limitata al singolo piano nel caso di pilastri degradati (o insufficienti) prevalentemente compressi: in questo caso le barre aggiunte non collaborano alla resistenza a pressoflessione ma servono solo a fissare le staffe che determinano il confinamento del vecchio pilastro e quindi un suo incremento di resistenza alla sola compressione per gli sforzi preesistenti. Nel caso di adeguamento/miglioramento sismico la camicia in c.a. può, anche qui, essere limitata al singolo piano (e quindi le barre longitudinali sono non passanti) se occorre solo un incremento di duttilità e resistenza a taglio (caso in cui la resistenza a pressoflessione della sezione iniziale sia sufficiente); ma se occorre anche un consistente aumento della resistenza flessionale le barre longitudinali possono essere passanti a condizione di essere prolungate oltre i solai e collegarsi, mediante manicotti filettati, alle corrispondenti barre del pilastro superiore ed inferiore. La selezione di questa opzione di calcolo è, quindi, di fondamentale importanza per l'esito del calcolo della sezione rinforzata.
Lamine in acciaio aggiunte: il placcaggio con lamine in acciaio è previsto (sul lembo inferiore e/o superiore della sezione) per tutte le sezioni predefinite ad eccezione di quelle circolari. Una volta scelta la qualità dell'acciaio dall'archivio materiali vanno assegnate le dimensioni (larghezza e spessore) della lamina. Per assicurare la perfetta aderenza (ed il rispetto quindi dell'ipotesi di conservazione delle sezioni piane) non basta affifarsi all'incollaggio con resina epossidica ma occorre predisporre dei connettori a taglio (pioli) da dimensionarsi sul valore dello scorrimento unitario fornito dai risultati del programma.
Staffe in acciaio aggiunte per taglio e confinamento: vanno sempre inserite nel caso di incamiciatura sopra illustrato ed hanno la doppia funzione di confinamento ed incremento della resistenza a taglio; nel caso di semplice rinforzo a taglio di travi possono impegarsi barre retilinee filettate in acciaio inserite in apposite forature verticali della trave e poi serrate sopra e sotto la trave mediante piastre, rondelle e dadi. Nel caso di placcaggio con lamina in acciaio gli stessi connettori possono essere prolungati per tutta l'altezza della trave e svolgere così anche la funzione di rinforzo a taglio. Per definire le staffe vanno assegnati: il n° di bracci, il diametro e il passo. Nel caso delle travi in cui non è necessario il confinamento si può evitarne il calcolo selezionando l'apposita casella.
Bande/Nastri in acciaio per taglio e confinamento: si utilizzano in genere per la cerchiatura di pilastri a sezione rettangolare (rinforzo di confinamento e taglio) previo incollaggio (anche con malta cementizia) di quattro angolari disposti per tutta l'altezza di piano del pilastro e successiva saldatura o serraggio delle bande (calastrelli) a formare anelli orizzontali disposti ad un prefissato passo. Al posto delle bande vengono oggi molto usati nastri pretesi di acciaio ad alta resistenza (Metodo CAM vedi [7]). Nel caso di rinforzo a taglio di travi di altezza superiore allo spessore del solaio possono impiegarsi nastri che cerchiano (mediante apposite forature) la sezione della trave escludendo lo spessore del solaio impegnando così un'altezza utile della trave ridotta. Nel caso di pilastri totalmente cerchiati occorre pertanto inserire, nei dati di input, l'altezza utile totale della sezione mentre nel caso di travi con nastri che impegnino solo parzialmente detta altezza occorre assegnare la effettiva altezza utile ridotta. Gli altri dati da assegnare riguardano il tipo di acciaio, spessore, larghezza e passo delle bande o dei nastri. Nel caso di nastri sovrapposti indicare lo spessore complessivo.
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