Domanda: Sono proprietario di un fabbricato residenziale di n.2 piani fuori terra + sottotetto non abitabile.
Devo sostituire la copertura in tegole causa il degrado delle orditure in legno, portanti e portate.
E' necessario/obbligatorio procedere ad adeguamento sismico dello stabile? grazie
Risposta: Secondo la delibera n.836 del 25 maggio 2009 della giunta regionale in accordo con il D.M. 2008 (pto. 8.4.1) la sostituzione del tetto di copertura non comporta obbligatoriamente l'adeguamento sismico purché non si alteri significativamente la rigidezza nel piano dela struttura e che non comportino modifiche sulla struttura portante verticale. Inoltre l'intervento è soggetto ad un deposito "ridotto" al genio civile se la nuova copertura non comporta un aumento di carico in fondazione superiore al 10% e non produca condizioni di irregolarità strutturale (D.M. 2008 pto. 7.2.2 : analisi di regolarità).
In definitiva l'adeguamento sismico non è necessario anche se la normativa consiglia comunque di effettuare un'attenta analisi strutturale ed un progetto finalizzato ad assicurarsi che il tetto nuovo sia più leggero del vecchio e di ugual rigidezza così di assicurare lo stesso comportamento sismico della struttura sia prima che dopo l'intervento. (Dott. Ing. Federico Santi)
Domanda: Si possono rinforzare pilastri in cemento armato con le fibre di carbonio?
Risposta: Assolutamente si!! E' possibile aumentare la duttilità, la resistenza a flessione, a taglio e a torsione del pilastro! In pratica è possibile, mediante apposite applicazioni, aumentare la classe di resistenza del calcestruzzo oppure aumentare i ferri longitudinali e trasversali dell'elemento solamente aggiungendo, a seguito di specifiche progettazioni , tessuti in fibra di carbonio esternamente al pilastro senza rompere o rovinare lo stesso.
Domanda: Su un solaio gettato in opera, degli anni 60, vi sono travi a spessore con altezza pari al solaio, che necessitano di un adeguamento di portanza dovuto a nuovi carichi; è possibile usare nastri o lamine in fibra di carbonio per il rinforzo di queste travi senza aumentare troppo lo spessore?
Risposta: Certamente! Le lamine o i tessuti, applicabili sia al''intradosso che all'estradosso, permettono di far verificare la trave a spessore con l'attuale normativa (D.M. 2008) anche a seguito di un aumento di carichi del solaio magari dovuto ad un cambio di destinazione d'uso. Lo spessore massimo che si avrà dopo l'applicazione sarà al massimo di 1,5mm-2mm superiore a quello che si aveva prima dell'intervento!
Domanda: Devo rinforzare dei travetti precompressi su una copertura inclinata, che poi sarà controsoffittata. Le fibre di carbonio sono soggette a perdita di prestazioni in un ambiente che si presume sia molto caldo, come appunto il sottotetto?
Risposta: Il sistema composito (tessuto + resina) puo essere soggetto a questo fenomeno, ma solo ad alte temperature (da 90 gradi centigradi in su)! Inoltre applicando il tessuto ai travetti con apposite resine si riesce a confinare ulteriormente il problema fino a renderlo inesistente.
Domanda: Ho visto i sul vostro sito i profili pultrusi strutturali in fibra di vetro, tipo quelli inseriti nella tesi di laurea della’Ing. Santi. Questi elementi strutturali, essendo molto più leggeri dell’acciaio, sospetto che possano essere sicuramente soggetti a probabili problemi di freccia in mezzeria. Questo problema esiste nella pratica? Se si, come si risolve di solito questo inconveniente?
Risposta: Il problema della freccia degli elementi pultrusi in fibra di vetro è facilmente risolvibile! Grazie all'estrema leggerezza degli elementi, infatti, è possibile infittirli o accoppiarli senza incappare in aumenti di carico! Gli elementi pultrusi inoltre si prestano alla laminazione di strati successivi di tessuto ( in fibra di carbonio o arammide), anche in stabilimento. Questo permette di ottenere elementi altamente prestazionali e customizzabili in funzione delle sollecitazioni che devono prendersi. Una trave pultrusa in fibra di vetro, se ben progettata, avrà una freccia sicuramente inferiore di un elemento in acciaio di pari dimensioni.
Domanda: La Nuova Normativa Antisismica prevede l’uso dei materiali compositi e delle fibre di carbonio. Dove si riesce a sfruttare meglio la caratteristiche prestazionali, su edifici in muratura o in cemento armato?
Risposta: In realtà questo materiale lavora molto bene su entrambe le tipologie strutturali da lei citate. Infatti su di un edificio in muratura la fibra permette di avere una maggiore resistenza a taglio ed a pressoflessione della muratura, una maggiore legatura delle pareti portanti, sia perimetrali che interne, tra loro, e la possibilità di effettuare cordoli in sommità dell'edificio o ai vari piani senza la minima aggiunta di ulteriori carichi. Il tutto a favore di una maggiore risposta globale della struttura in caso di sisma. In un edificio in cemento armato la fibra di carbonio permette di aumentare, in tutti gli elementi strutturali, la duttilità e la resistenza sia a flessione che a taglio che a torsione, riuscendo infine ad ottenere, anche in questo caso, una migliore risposta strutturale in caso di evento sismico.
Domanda: Ho visto molte foto del vostro sito dove le fibre di carbonio (ad esempio sulle travi in c.a.) sono inserite nella parte tesa, assorbendo le sollecitazioni tipiche della trazione e/o flessione. Tuttavia ho visto fotografie dove le fasce in carbonio sono ubicate nella posizione tipica delle staffe, con sagoma ad U. In questo caso, come collaborano strutturalmente e quali sollecitazioni recepiscono?
Risposta: Le fibre a cui lei si riferisce servono principalmente a dare duttilità all'elemento in prossimità dei nodi e prendere gli sforzi di taglio e di torsione.. In queste zone, infatti, la sezione ha necessità di avere una maggiore capacità rotazionale per assecondare, deformandosi, le sollecitazioni sismiche. Queste fasce verticali confinano il calcestruzzo ed aumentano la sua resistenza e capacità deformativa grazie ad un'azione confinante aggiuntiva a quella delle staffe metalliche presenti nell'elemento. Inoltre il rinforzo ad "U" da lei descritto riesce a far fronte anche agli sforzi di taglio e torsione riuscendo a ripristinare il taglio ed il momento torcente resistente che le staffe metalliche non riuscirebbero a dare all'elemento.
Domanda: Secondo la Nuova Normativa Antisimica, è, possibile adeguare sismicamente una scuola in cemento armato degli anni 60 con i materiali compositi, fibre di carbonio in particolare?
Se si, quali elementi si preferisce rinforzare tra travi, pilastri e solai?
Risposta: La normativa in vigore (D.M. 2008 Norme tecniche sulle costruzioni) prevede la possibilità di studiare in via approfondita gli edifici esistenti; attraverso una ricognizione dei materiali e della struttura è possibile determinare il suo livello di conoscenza, con l'applicazione della norma si realizza uno studio più approfondito che prevede l'analisi allo SLU allo SLD, allo SLE.
L'applicazione della norma prevede inoltre la realizzazione della gerarchia delle resistenze, pertanto in ordine d'importanza sono i pilastri i primi elementi che abbisognano di tecniche di adeguamento.
Il rinforzo può essere effettuato con la tecnica del confinamento (innalzamento delle prestazioni del calcestruzzo) e con l'inserimento di armature secondo l'altezza del pilastro, questo per contrastare la pressoflessione.
Per quanto riguarda le travature, le necessarie tecniche di rinforzo interessano la flessione in mezzeria e il taglio alle estremità, mentre per i solai si interviene principalmente per problemi di flessibilità e/o aumento di carico permanente o accidentale.
Discorso a parte interessa il nodo (intersezione tra pilastro e trave).
Il nodo infatti può essere trattato con tessuti bidirezionali e/o addirittura quadri assiali. L'impiego di materiali più caratterizzati (e performanti) permette di affrontare fenomeni combinati di pressoflessione, taglio e torsione.
L’uso del carbonio è preferibile nel cemento armato perché è comparabile il modulo elastico del materiale con quello dell’acciaio presente nelle sezioni.
Domanda: Sono proprietario di un edificio rurale che risale ai primi dell’800, costruito quasi totalmente in muratura, ma parte della struttura è in pietra. Poiché devo ristrutturarlo radicalmente e realizzare un agriturismo, preferirei che fosse sismicamente sicuro, ed ho visto le fibre di carbonio sul vostro sito.
Nel mio caso, è possibile raggiungere livelli di sicurezza previsti dalla Nuova Normativa utilizzando questi materiali, o comunque devo prevedere dei rinforzi di tipo tradizionale aggiuntivi (travi e pilastri in c.a.?)
Risposta: Nel rispetto equilibrato delle invasività degli interventi è possibile pensare che le murature possano essere rinforzate per un loro problema principale che è il taglio ultimo alle quali si sottopongono in caso di presenza di sisma.
Il rinforzo, da effettuarsi magari su un solo lato (nel caso di successiva intonacatura) prevede l’inserimento di diagonali con tessuto unidirezionale tipo croci di Sant’Andrea, oppure la costruzione di un reticolo ordinato in orizzontale e/o verticale.
Un discorso tecnicamente molto interessante si può prevedere in caso di cordolatura di piano. Attraverso l’apposizione di tessuto unidirezionale si circoscrivono determinate aree, permettendo di tenere legate le pareti in mutuo contrasto; naturalmente si possono integrare le applicazioni con l’inserimento di barre di cuciture e di rinforzo locale che vadano ad assorbire possibili sforzi di trazione.
Nel caso di presenza di solai o elementi voltati, l’impiego del materiale composito è auspicabile in quanto si bloccano sul nascere tutte le possibili formazioni di cerniere dovute alla scarsa resistenza a trazione delle murature, cerniere che si evidenziano su lato opposto della volta con fenomeni di fessurazione.
C’è da dire inoltre che tutte queste operazioni generano solo incrementi di resistenze, senza apportare alcun incremento di masse e pesi.
Domanda: Ho rilevato un capannone industriale danneggiato da gravissime infiltrazioni di acqua e neve, che hanno deteriorato persino l’armatura delle travi precompresse di copertura piana, aventi luce (le più lunghe) di oltre 12 ml.
Secondo voi, posso rinforzarle con le fibre di carbonio ed evitare di sostituirle (e rifare del tutto la copertura), stante che si tratta di oltre 1200 mq. di superficie ?
Risposta: La risposta è affermativa. Naturalmente occorre eseguire in primis un consistente risanamento del calcestruzzo ammalorato. Successivamente vengono applicate le armature in composito, come se fossero armature lente, tali da sopperire le armature passivate; nel caso si dovesse pensare ad un intervento più imponente è possibile applicare un pretensionamento alle lamine da mettere in opera.
Domanda: Su pilastri di circa 6 ml. di altezza, aventi forma rettangolare (100 x 50) il rinforzo con le fibre di carbonio può risolvere anche problemi di pressoflessione, ed in che modo ?
Risposta: In pilastri dalla forma con una dimensione maggiorata è sicuramente auspicabile applicare tessuti secondo la direzione delle armature.
L’aumento di armature in zona tesa amplifica la sezione di calcestruzzo che rimane compressa, secondo un diagramma sforzo assiale e momento a rottura viene portato il calcestruzzo in aderenza alla fibra composita. Per ovviare ad un eventuale fenomeno di delaminazione, all’intervento descritto in precedenza va accompagnato quello di confinamento, che ha il compito appunto di contenere possibile delaminazioni.
Domanda: Un edificio storico, (vecchio convento del 1700) ha numerose strutture voltate del tipo a crociera ma anche a botte che necessitano di essere rinforzate in seno ad una totale ristrutturazione.
Ho visto varie fotografie di volte sul vostro sito, e desideravo sapere come funzionano (meccanismo di azione) le fibre di carbonio sulle volte, e se è possibile il rinforzo sia all’intradosso che all’estradosso.
Risposta: L’applicazione del materiale composito permette di eliminare i possibili cinematismi che gli elementi in laterizio subiscono nel momento di carico e soprattutto in situazioni dovute ad evento sismico dove entrano in gioco le forze orizzontali.
La tipologia di intervento che predilige l’applicazione all’intradosso rispetto all’estradosso dipende dalla curvatura della volta; con raggi di curvatura ampi (volte schiacciate) è meglio applicare il rinforzo all’intradosso, proprio perché si impediscono le cerniere ai 2/3 della luce della volta.
Per questioni di estetica, e sempreché tecnicamente realizzabile, l’intervento all’estradosso è da prediligere, poiché con il ricoprimento e riempimento l’intervento risulta di fatto invisibile.
In realtà anche la fibra di vetro risulta performante per eventuali interventi di consolidamento di elementi in muratura (dunque anche volte) Tuttavia occorre fare attenzione alla presenza di alcali nelle murature, perché potrebbero compromettere a distanza di pochi anni la tenuta del tessuto.
Nei consolidamenti con i materiali compositi, le direzionalità da seguire nelle volte a crociera, interessano le cuspidi e le lunette che magari si proiettano ai lati, mentre per le volte a botte occorre mantenere una certa omogeneità e distribuzione.
Domanda: Cosa ne pensate dei cordoli in cemento armato per il rinforzo in sommità dei setti murari di una chiesa, la Nuova Normativa lo vieta o è ancora possibile ? ed i materiali compositi possono sostituirli anche in parte ?
Risposta: Alla luce delle nuove tecnologie oggi a disposizione, l’impiego di cordolature di tipo “tradizionale” è sconsigliabile, in quanto sia l’apporto di massa sismica in sommità, sia rigidezze non compatibili con elementi murari e legno possono peggiorare i comportamenti e le risposte dell’organismo strutturale, sia in campo elastico che plastico.
L’orientamento attuale è quello di preferire interventi in materiale composito per restauri strutturali da eseguirsi su edifici di culto o beni classificati storici ed architettonici, probabilmente per il fatto che l’intervento viene classificato “reversibile” soprattutto dalle Soprintendenze.
In ogni caso va attentamente verificata la fattibilità tecnica ed operativa derivante dallo stato delle opere d’arte e dai luoghi.
La nuova Normativa, D.M.2008, prevede e regola l’utilizzo di materiali compositi, ispirandosi a vari documenti tecnici del C.N.R. in particolare il D.T.200/2004.