Rinforzo edifici in muratura

Autore: Newsoft


Sommario
| Introduzione | Affiancamento murario | Compositi fibro-rinforzati | Cuciture attive (CAM) | Iniezioni di malta | Ristilatura Armata | Intonaco armato | Inserimento di cordoli | Tiranti e Catene | TABELLA RIASSUNTIVA DI EFFICACIA DEL RINFORZO SU TIPOLOGIA MURARIA |

Introduzione

Il software Por 2000 mette a disposizione una vasta gamma di possibili interventi di rinforzo strutturale, in modo da consentire all’utente la scelta ottimale ai fini del raggiungimento del completo adeguamento sismico degli edifici esistenti in muratura. Dopo aver applicato i rinforzi strutturali (Affiancamento Murario, compositi fibro-rinforzati, sistema CAM, Iniezioni, Ristilatura Armata, Intonaco armato ecc...), sfruttando le potenzialità del solutore, in pochi secondi è possibile  rieseguire l’analisi e verificare il miglioramento sismico conseguito per l'edificio in muratura.

Affiancamento murario

La tecnica di rinforzo con AFFIANCAMENTO MURARIO consiste nel realizzare un paramento murario di uguale o diverso materiale, adiacente al paramento esistente.

Nel caso di affiancamento murario, i valori di resistenza proposti sono ricavati in base ad una media pesata sugli spessori fra le caratteristiche della muratura d’anima, eventualmente migliorata per l’effetto iniezioni, e il materiale che costituisce i paramenti esterni. Grazie all’incremento della resistenza si ottiene un miglioramento del singolo paramento rispetto alle verifiche locali, e un possibile miglioramento del comportamento globale della struttura.

 

I Coefficienti correttivi massimi da applicarsi sono ricavati come il rapporto tra le resistenze del pannello equivalente e la muratura esistente.

 

Figura 1: Prima parte del getto di affiancamento Murario - Consolidamento Caserma dei Carabinieri di San Fili (Cs)

Nel caso di utilizzo di questa tipologia di rinforzo è necessario garantire la perfetta connessione tra la muratura esistente e la nuova muratura, per evitare fenomeni di spanciamento sotto l’effetto dei carichi verticali o di scorrimento sotto l’effetto di carichi dinamici. Ragion per cui è opportuno garantire la connessione dei paramenti mediante ancoraggi meccanici opportunamente dimensionati.

Tale tipologia di rinforzo risulta molto efficace, ma molto invasiva ed onerosa sia dal punto di vista economico, sia dal punto di vista delle tempistiche.

Compositi fibro-rinforzati

Tale tipo di consolidamento consiste nell’applicare fibre utilizzabili ai fini del rinforzo strutturale, mediante resina epossidica o matrice cementizia. Nel caso di rinforzo con materiali compositi fibro-rinforzati, si suppone che la resistenza a compressione non abbia incrementi, la resistenza a taglio abbia un incremento valutato con la formula proposta al punto 5.19 delle Istruzioni CNR-DT 200/2004, rimasta analoga nel punto 5.23 delle CNR-DT 200 R1/2013 e i moduli elastici E e G abbiano incrementi proporzionali all’incremento della resistenza tangenziale. L’influenza della resistenza a trazione dei rinforzi Frp viene valutata direttamente nel calcolo del momento resistente ultimo, nell’ipotesi di aderenza efficace tra rinforzo e muratura.

Visto il carattere innovativo delle tecniche di rinforzo di murature basate sull’uso di materiali fibrorinforzati Frp (Fiber Reinforced Polymers), si consiglia estrema prudenza nell’adozione di tali tecniche, di cui finora sono state proposte applicazioni a carattere sperimentale, supportate da importanti campagne di prove specifiche tese a valutare l’efficacia di tali tecniche e le caratteristiche di durabilità nel tempo. Utili riferimenti possono essere le istruzioni CNR-DT 200/2004, CNR-DT 200 R1/2013 “Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione e il controllo di interventi di consolidamento statico mediante l’utilizzo di compositi fibrorinforzati”.

 

Figura 2: Rinforzo di volta mediante frp (fonte:http://www.consolidamentistrutturali.it/)

Esistono molteplici tipi di fibre in commercio, nastri o fogli, tessuti, reti di fibre, lamine o lamelle. Le più idonee e le più utilizzate per il rinforzo di edifici in muratura sono le fibre di carbonio composte da nastri. Tale tipo di rinforzo è sconsigliato per murature fortemente irregolari.

Cuciture attive (CAM)

Tale tipo di consolidamento consiste nell'applicare un reticolo tridimensionale di tirantature in tensione realizzate con nastri di acciaio disposti lungo le pareti, sulle due facce e nello spessore, che presollecitate singolarmente avvolgono volumi limitati di struttura muraria.

Il rinforzo con cuciture attive produce effetti migliorativi sulle caratteristiche meccaniche della muratura su cui è applicato che possono essere ricondotti ai seguenti:

  • effetto di contenimento laterale

La cerchiatura di un pannello murario con i nastri di acciaio del sistema Cam produce un effetto di legatura trasversale dei paramenti murari e quindi è assimilabile ad un miglioramento della connessione trasversale. Sono quindi utilizzabili i coefficienti correttivi euristici proposti nella tabella C8.5.II delle Istruzioni per Ntc18, tabella C8A.2.2 delle Istruzioni per Ntc08 e nella tabella 11.D.2 dell’Allegato Edifici dell’Opcm 3431 da applicare ai parametri meccanici della muratura, quando siano presenti determinate caratteristiche qualitative (malta buona, ricorsi e listature, buona connessione trasversale dei paramenti) o di rinforzo (intonaco armato, iniezioni di malta). In particolare, il miglioramento della connessione trasversale è valutato tenendo presente il grado di connessione trasversale definito per la muratura originaria e il coefficiente amplificativo euristico che si ottiene dai valori tabellati è applicato alla resistenza a compressione, al modulo elastico normale E e al modulo elastico tangenziale G, ma non alla resistenza tangenziale, valutata separatamente in base a correlazioni proposte in letteratura.

  • effetto dovuto alla presenza di armatura

La presenza dei rinforzi CAM dà sia un contributo Vs al taglio resistente valutato attraverso relazioni sempre oggetto di studio e di confronto con dati delle prove sperimentali, sia un contributo alla duttilità. Nel calcolo dei momenti ultimi del maschio in direzione longitudinale e trasversale la presenza dei rinforzi Cam consente di inserire un ulteriore termine che esprime il contributo del rinforzo come armatura tesa.

  • effetto di precompressione.

Un ulteriore contributo del rinforzo Cam si ottiene valutando l’effetto di precompressione orizzontale e verticale indotto nella muratura. Considerate le basse tensioni di tiro dei nastri, l’incremento delle tensioni di compressione prodotto dai sistemi Cam è in genere di modesta entità. In ogni caso, l’effetto di precompressione interviene nel calcolo della resistenza tangenziale ed è tenuta in conto nelle verifiche a pressoflessione.

 

Figura 3: Foto dal consolidamento con CAM (fonte: edilcamsistem)

Il piccolo spessore dei nastri inox permette l’adozione di intonaci tradizionali, negli spessori usuali, così da non alterare i pesi strutturali. La conservazione degli intonaci tradizionali elimina le problematiche create dall’uso degli intonaci cementizi, indispensabili nelle applicazioni delle reti elettrosaldate. I collegamenti tra avvolgimenti adiacenti si assicura meccanicamente.

Iniezioni di malta

La tecnica di consolidamento con INIEZIONI DI MALTA consiste nel far penetrare le miscele leganti all’interno dei vuoti della muratura con lo scopo di migliorarne le caratteristiche meccaniche.

 

Figura 4: Consolidamento Caserma Forestale Mendicino (CS) - Progettista Ing. Manuel Micieli

Il programma mette in conto l’effetto delle iniezioni come miglioramento della malta esistente sulla muratura originaria. Si seleziona l'opzione corrispondente alla qualità equivalente di malta che risulta dall’esecuzione delle iniezioni, secondo le sigle utilizzate nelle norme (lettera M seguita dal valore della resistenza media a compressione in N/mmq). Cliccando nella casella [B], l’utente blocca la funzione di correlazione automatica e può impostare valori autonomi per le caratteristiche meccaniche f, fv, G ed E seguendo la tabella C8.5.II delle Istruzioni per Ntc18. In caso contrario il programma incrementa i valori di resistenza e dei moduli elastici secondo le indicazioni riportate nella tabella C8.5.II delle Istruzioni per Ntc18, tabella C8A.2.2 delle Istruzioni per Ntc08 e nella tabella 11.D.2 dell’Allegato Edifici dell’Opcm 3431, differenziati in base alle caratteristiche della muratura e della malta originaria. L’influenza della resistenza a trazione della rete viene valutata direttamente nel calcolo del momento resistente ultimo, nell’ipotesi di aderenza efficace tra paramento e muratura.

 

L'adozione di iniezioni di miscele leganti mira al miglioramento delle caratteristiche meccaniche della muratura da consolidare. A tale tecnica, pertanto, non può essere affidato il compito di realizzare efficaci ammorsature tra i muri e quindi di migliorare, se applicata da sola, il comportamento d’assieme della costruzione. Tale intervento risulta inefficace se impiegato su tipologie murarie che per loro natura siano scarsamente iniettabili (scarsa presenza di vuoti e/o vuoti non collegati tra loro). Particolare attenzione va posta nella scelta della pressione di immissione della miscela, per evitare l’insorgere di dilatazioni trasversali prodotte dalla miscela in pressione.

L’intervento risulta di facile esecuzione, i costi dipendono fortemente dalla tipologia di malta utilizzata.

Ristilatura Armata

L’intervento di consolidamento mediante la ristilatura armata, consiste nello scarificare i giunti di malta per una profondità di 4-5 cm, facendo passare all'interno di essi una maglia continua di sottili funi in acciaio, da solidarizzare alla muratura con connettori trasversali e successivamente da ricoprire con miscele di malta fino al riempimento del giunto. Punti di forza di tale tecnica sono la buona reversibilità dell'intervento e la possibilità di mantenere la muratura a faccia vista, caratteristica molto apprezzata per il rinforzo di murature storiche e di pregio.

 

Il programma segue le indicazioni previste nella tabella C8.5.II della Cm2019 , che definisce i coefficienti correttivi da applicarsi alle caratteristiche di resistenza delle murature rinforzate con tale tecnica, raccomandando per i moduli elastici l'adozione di valori d'incremento ridotti del 50%.

Nella pratica professionale l’intervento può essere effettuato anche mediante barre in acciaio o in fibre polimeriche rinforzate. Disposte su uno o entrambi i lati della muratura, eventualmente anche collegate in direzione trasversale. Lo scopo è quello di ridefinire le condizioni di integrità delle facciate e di incrementare le caratteristiche meccaniche della muratura.

 

Figura 5: Rinforzo tramite ristilatura armata (fonte: fibrenet.it)

 

L’intervento di ristilatura dei giunti, se effettuato in profondità su entrambi i lati, può migliorare le caratteristiche meccaniche della muratura, in particolare nel caso di murature di spessore non elevato.

Se eseguito su murature di medio o grosso spessore, con paramenti non idoneamente collegati tra loro o incoerenti, tale intervento può non essere sufficiente a garantire un incremento consistente di resistenza, ed è consigliabile effettuarlo in combinazione con altri.

Intonaco armato

La tecnica di rinforzo con INTONACO ARMATO consiste nell’applicare una rete di opportuno materiale resistente a trazione (rete in ferro elettrosaldata, rete in fibra di vetro ecc), su entrambi i paramenti della parete, collegate con opportuni connettori, e realizzare delle lastre di intonaco in calcestruzzo di spessore medio dai 3 ai 5 cm su entrambi i paramenti murari.

 

Figura 6: Consolidamento Caserma Forestale Mendicino (CS) - Progettista Ing. Manuel Micieli

Nel caso di intonaco armato il programma incrementa i valori di resistenza e dei moduli elastici secondo le indicazioni riportate nella tabella C8.5.II delle Istruzioni per Ntc18, tabella C8A.2.2 delle Istruzioni per Ntc08 e nella tabella 11.D.2 dell’Allegato Edifici dell’Opcm 3431, differenziati in base alle caratteristiche della muratura e della malta originaria. L’influenza della resistenza a trazione della rete viene valutata direttamente nel calcolo del momento resistente ultimo, nell’ipotesi di aderenza efficace tra paramento e muratura. Tale tecnica è efficace solo nel caso in cui l’intonaco armato venga realizzato su entrambi i paramenti e siano posti in opera i necessari collegamenti trasversali (barre iniettate), bene ancorati alle reti di armatura. È inoltre fondamentale curare l’adeguata sovrapposizione dei pannelli di rete elettrosaldata, in modo da garantire la continuità dell’armatura in verticale ed in orizzontale, ed adottare tutti i necessari provvedimenti atti a garantire la durabilità delle armature, se possibile utilizzando reti e collegamenti in acciaio inossidabile.

 

Il placcaggio delle murature con INTONACO ARMATO è utile nel caso di murature gravemente danneggiate e incoerenti, sulle quali non sia possibile intervenire efficacemente con altre tecniche, o in porzioni limitate di muratura, pesantemente gravate da carichi verticali, curando in quest’ultimo caso che la discontinuità di rigidezza e resistenza tra parti adiacenti, con e senza rinforzo, non sia dannosa ai fini del comportamento della parete stessa. L’uso sistematico su intere pareti dell’edificio è sconsigliato, per il forte incremento di rigidezza e delle masse, oltre che per ragioni di natura conservativa e funzionale.

L’intervento risulta di facile esecuzione, i costi risultano contenuti nel caso si utilizzino materiali tradizionali (lastre in cemento e rete in ferro elettrosaldata) , risultano invece piuttosto elevate se si utilizzano materiali innovativi quali rete in fibre e intonaci ad alta resistenza.

Inserimento di cordoli

I cordoli di coronamento rappresentano una tecnica di consolidamento volta a incrementare il grado di connessione tra due pareti ortogonali, ridurre la possibilità di ribaltamento fuori piano delle pareti, migliorare ripartizione delle azioni sismiche tra i setti dell’edificio, incrementare il grado di connessione tra pareti e orizzontamenti.

 

Il programma permette di definire la tipologia di cordolo, la geometria, la capacità inserendo lo sforzo trasversale resistente che il cordolo è in grado di esplicare che dipende dall'attrito o da altre tecniche di ammorsamento fra cordolo e muratura, da esprimersi in termini di forza per unità di lunghezza. Il grado di vincolo dello stesso. Oltre alla funzione di tirante diffuso, tramite il cordolo si può definire per il pannello sottostante un grado di vincolo all’inflessione fuori dal piano, che può variare dall’assenza di vincolo, al semplice appoggio o ad un certo grado di incastro.

 

Figura 7: Consolidamento Caserma Forestale Mendicino (CS) - Progettista Ing. Manuel Micieli

I Cordoli in sommità alla muratura, possono costituire una soluzione efficace per collegare le pareti, in una zona dove la muratura è meno coesa a causa del limitato livello di compressione, e per migliorare l’interazione con la copertura. Tale intervento risulta efficace ed economico.

E’ invece da sconsigliare l’esecuzione di cordolature ai livelli intermedi, eseguite nello spessore della parete (specie se di muratura in pietrame), dati gli effetti negativi che le aperture in breccia producono nella distribuzione delle sollecitazioni sui paramenti. In questo caso una alternativa efficace è la realizzazione di un cordolo con profilati metallici (ferri ad L o piatti), da connettere da un lato alla muratura e dall'altro al solai, con la priorità di preservare l'integrità delle murature.

Tiranti e Catene

L’intervento di consolidamento mediante l’applicazione di TIRANTI è volto a ridurre le carenze di collegamento tra i paramenti murari.

 

Il programma permette di definire il diametro resistente del tirante e la classe di acciaio utilizzato. Il tiro utile del tirante, ricavato in prima istanza in funzione del diametro e del tipo di acciaio, è limitato ai valori assegnati. Un ulteriore limitazione discende, come vedremo,dall’imposizione della verifica a punzonamento in corrispondenza dei conci di capochiave. Tutti i setti murari a sinistra e a destra dell’ancoraggio che ricadono nella distanza assegnata sentono l’effetto esplicato dal tirante in termini di ritegno trasversale, a cui si fa riferimento per le verifiche locali fuori piano (pressoflessione trasversale e ribaltamento). Si suppone che la capacità di ritegno sia a resistenza finita, come per i cordoli a cui l’effetto eventualmente si somma. Quando si supera la capacità di ritegno il vincolo trasversale collassa e il pannello ricade in uno schema statico non vincolato in testa. Il tipo di ancoraggio ha una funzione essenzialmente descrittiva, da selezionare nella lista a tendina contenente le due opzioni predefinite: a piastra metallica, a coda di rondine. Le dimensioni BxH dell’ancoraggio hanno invece un ruolo attivo nel definire il tiro utile del tirante, in quanto intervengono nella verifica a punzonamento in corrispondenza dei conci di ancoraggio. Il tiro utile è così limitato dal soddisfacimento implicito di tale verifica.

 

Figura 8: Edificio con Tiranti e Catene (fonte: valoreimmobile.com)

 

Per murature scadenti, con elementi piccoli, è consigliabile ancoraggio mediante piastre (previo consolidamento locale).

 

TABELLA RIASSUNTIVA DI EFFICACIA DEL RINFORZO SU TIPOLOGIA MURARIA

In base ai coefficienti migliorativi delle caratteristiche meccaniche della muratura f, fv, G ed E della tabella C8.5.II delle Istruzioni per Ntc18, e in base all’esperienza professionale decennale dello staff tecnico, si riassume nella seguente tabella, una scala di possibili interventi in base alla tipologia muraria del paramento.

TIPOLOGIA MURATURA

INTERVENTI EFFICACI

INTERVENTI MENO EFFICACI

Muratura in pietrame disordinata

(ciottoli, pietre e. e irregolari)

Intonaco Armato – Iniezioni

Cuciture Attive - Ristilatura armata

Muratura a conci sbozzati, con paramenti di spes. disomogeneo

Intonaco Armato – Iniezioni

Cuciture Attive - Ristilatura armata

Muratura in pietre a spacco con buona tessitura

Intonaco Armato – Iniezioni - Cuciture Attive - Compositi Fibro Rinforzati

Intonaco Armato – Iniezioni

Cuciture Attive - Ristilatura armata

Muratura irregolare di pietra tenera

(tufo, calcarenite, ecc)

Intonaco Armato – Iniezioni

Cuciture Attive - Ristilatura armata, Compositi Fibro Rinforzati

Muratura a conci regolari di pietra tenera (tufo, calcarenite, ecc.,)

Intonaco Armato – Compositi Fribro Rinforzati

Cuciture Attive - Ristilatura armata - Iniezioni

Muratura a blocchi lapidei squadrati

Compositi Fribro Rinforzati

Affiancamento Murario

Intonaco Armato – Iniezioni

Cuciture Attive - Ristilatura armata

Muratura in mattoni pieni e malta di calce

Compositi Fibro Rinforzati – Intonaco Armato

Iniezioni - Cuciture Attive - Ristilatura armata

Muratura in mattoni s.pieni con malta cem. (es: d.UNI for.≤40%)

Affiancamento Murario

Intonaco Armato, Iniezioni, Ristilatura armata

Muratura in blocchi laterizi semipieni (%for. <45%)

Affiancamento Murario

Intonaco Armato – Iniezioni

Cuciture Attive - Ristilatura armata

Muratura in blocchi laterizi s.pieni, con giunti v.a secco (%for.< 45%)

Compositi Fibro Rinforzati, Affiancamento Murario

Intonaco Armato – Iniezioni

Cuciture Attive - Ristilatura armata

Muratura in blocchi di cls o argilla espansa (45% ≤ %for.≤ 65%)

Compositi Fibro Rinforzati, Affiancamento Murario

Intonaco Armato – Iniezioni

Cuciture Attive - Ristilatura armata

Muratura in blocchi di calcestruzzo semipieni (%for.< 45%)

Compositi Fibro Rinforzati, Affiancamento Murario

Intonaco Armato – Iniezioni

Cuciture Attive - Ristilatura armata

 

 
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