Per le sezioni generiche 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 LG2009 le Linee Guida [6]; si rimanda al capitolo 2 delle LG2009 per quanto riguarda i concetti basilari del progetto di rinforzo con FRP.
RINFORZI FRP
Rinforzo longitudinale a flessione: viene utilizzato in genere per incrementare il momento resistente nelle zone interne della luce delle aste. La necessità di soluzioni costruttive idonee (§3.2.2.3 LG2009) 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 (o ai lati) della sezione definito dai due numeri di vertice del lato della sezione. La larghezza e lo spessore dell'FRP vengono definiti nell'Archivio materiali insieme agli altri dati forniti dalla documentazione tecnica del produttore.
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 (§3.1.3 LG2009); 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 (§3.3 LG2009): è previsto solo per sezioni poligonali convesse; qui le strisce del rinforzo sono pensate orientate sempre ortogonalmente all'asse della trave (o del pilastro) 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 viene sempre impiegata per i pilastri specialmente per il loro adeguamento/miglioramento sismico. Dopo aver scelto il tipo di rinforzo FRP 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 (§3.5 LG2009 solo per sezioni rettangolari): 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
Domini poligonali in c.a. (a 4 lati) aggiunti (o incamiciatura per pilastri): l'incamiciatura di pilastri in c.a. di spessore assegnato è alternativa all'aggiunta di uno o più domini di calcestruzzo (solo quadrilateri) assegnati mediante le coordinate dei 4 vertici. Nel caso dei pilastri, sia prevalentemente compressi e degradati (riparazione locale), sia da adeguare/migliorare sismicamente, è molto valida la tecnica dell'incamiciatura in c.a. che grazie al confinamento conferisce un grande incremento in duttilità, resistenza a taglio, resistenza a compressione (ed a flessione solo se le barre longitudinali aggiunte sono passanti, attraverso i nodi, nei pilastri, anch'essi incamiciati, 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).
Barre longitudinali di acciaio aggiunte: si considerano passanti o meno se vanno considerate o meno nel calcolo della resistenza flessionale in dipendenza della sufficienza o meno del loro ancoraggio terminale. 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. 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 possibile su singoli lati della sezione. 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 dimensionare fuori programma.
Staffe in acciaio aggiunte per taglio e confinamento: vanno sempre inserite nel caso di incamiciatura 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 nastri sovrapposti indicare lo spessore complessivo.