Materiali e nuove metodologie di consolidamento e risanamento
I sistemi, ed i materiali che Edilsystem srl utilizza sono tra i più innovativi e all’avanguardia presenti oggi in commercio, come ad esempio fibre di carbonio, fibre di vetro, fibre di aramide, fibre di basalto, fibre di lino, fibre di canapa, tessuti in fibra di acciaio, da impiegarsi principalmente nei seguenti campi:
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MIGLIORAMENTO SISMICO
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ADEGUAMENTO SISMICO
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MESSA IN SICUREZZA EDIFICI TERREMOTATI
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AUMENTO SOVRACCARICHI
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RIPRISTINO ARMATURE CORROSE
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ADEGUAMENTO PRESCRIZIONI NORMATIVE
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ERRORI PROGETTUALI
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ESECUTIVI
MIGLIORAMENTO SISMICO
Gli interventi di miglioramento sismico sono volti a ridurre le carenze di una progettazione che non prevedeva le attuali azioni sismiche e/o considerava carichi statici inferiori a quelli esistenti. Il progettista con la valutazione della sicurezza determinerà l’entità massima delle azioni sismiche previste dalle Norme Tecniche per le Costruzioni a cui la struttura in esame sarà in grado di resistere, individuando gli elementi dove la capacità resistente (o di deformazione ) è inferiore alla corrispondente domanda.
Quindi in fase di calcolo si dovrà valutare come intervenire, utilizzando i materiali di ultima generazione come gli FRP per conseguire:
- aumento capacità deformativa della struttura;
- aumento della duttilità e della capacità resistente a pressoflessione e taglio dei pilastri;
- aumento della resistenza a flessione e/o taglio di travi, e/o tegoli
ADEGUAMENTO SISMICO
Nel caso di adeguamento sismico è fatto obbligo di procedere alla valutazione della sicurezza e, qualora necessario, all’adeguamento della costruzione, a chiunque intenda:
- sopraelevare la costruzione / ampliare la costruzione mediante opere strutturalmente connesse alla costruzione;
- apportare variazioni di classe e/o di destinazione d’uso che comportino incrementi dei carichi globali in fondazione superiori al 10%;
- effettuare interventi strutturali volti a trasformare la costruzione mediante un insieme sistematico di opere che portino ad un organismo edilizio diverso dal precedente.
Il Decreto del Fare ( D.L. 63/2013) prevede la possibilità di usufruire della detrazione del 65% per l’adeguamento sismico degli immobili destinati ad attività produttiva o ad abitazione purché siano ubicati nelle zone di classificazione sismica 1 o 2.
Con il sistema “CARBOSYSTEM” si può intervenire nelle seguenti situazioni:
Consolidamento di strutture in cemento armato
- Ripristino delle capacità portanti di elementi strutturali, dovute al degrado o corrosione dei ferri di armatura.
- Rinforzo a flessione e a taglio di travi in c. a. a vista ed a spessore.
- Reintegro della funzione strutturale delle staffe, insufficienti o degradate.
- Cerchiaggio per il rinforzo dei pilastri di tutte le dimensioni e forme.
- Aumento della resistenza a compressione del calcestruzzo nei pilastri.
- Rinforzo di solai in c.a. anche per aumenti di carico imprevisti.
- Collegamenti strutturali dei nodi di trave-pilastro.
- Irrigidimenti di piano su solai in c.a. con collegamento alla struttura verticale.
- Ripristino delle capacità portanti di elementi strutturali danneggiati da incendi, urti e infiltrazioni.
- Cambio di destinazione d’uso dell’edificio, ove occorra aumentare la capacità portante di travi, pilastri e solai.
Rinforzo a flessione e a taglio di elementi strutturali in muratura
- Recupero e/o aumento della capacità portante dei pannelli murari.
- Rinforzo di colonne e pilastri in mattoni di qualsiasi forma.
- Connessioni strutturali tra muratura e struttura in c.a.
- Cerchiaggio di contenimento esterno o interno di strutture in muratura.
- Consolidamento strutturale di murature disomogenee, lesionate o danneggiate.
- Ripristino della continuità strutturale tra elementi orizzontali o curvi ed elementi verticali.
- Creazione di cordoli di piano per contenimento solai.
Rinforzo di strutture voltate, cupole, archi
- Consolidamento di volte a botte, volte a crociera, volte a padiglione, volte miste.
- Consolidamento di archi a tutto sesto, archi ribassati, archi rampanti, archi a sesto acuto o ellittico.
- Consolidamento di volte incannucciate/camorcanna.
Tutte le tipologie di intervento di strutture vol tate possono essere eseguite sia all’intradosso che all’estradosso, da valutarsi in base alle possibilità di accesso
Rinforzo di strutture in legno
Si possono eseguire rinforzi strutturali mediante applicazione di tessuti o lamelle poltruse in fibra di carbonio o mediante inserimento di profili strutturali in fibra di vetro ottenuti con processi di poltrusione lavorati a caldo in bagni di resine termoindurenti.
In particolare l’utilizzo degli FRP è ideale per rinforzi a flessione di travi sia primarie che secondarie, inoltre:
- riducono le deformazioni
- aumentano la capacità portante
- incrementano la resistenza a fatica
- si può dosare la quantità di rinforzo in funzione delle prestazione richiesta
- velocizzazione dei tempi di lavoro
- leggerezza dell’intervento senza aumento dei carichi permanenti
UTILIZZO DEI COMPOSITI IN EDILIZIA
I materiali compositi, costituiti da un rinforzo di fibre ad elevate proprietà meccaniche e da una matrice (epossidica o cementizia) che garantisce l’adesione del tessuto-lamine al supporto e quindi il trasferimento dei carichi, rappresentano un efficace metodo per il rinforzo ed il restauro di opere edili.
L’edizione da parte del CNR delle nuove normative DT 200/2004, DT 201/2005, DT 202/2005, e successive modifiche e integrazioni per l’applicazione dei compositi in edilizia hanno dato una svolta epocale all’impiego delle fibre di carbonio-vetro-ecc… in tutti quegli interventi che riguardano il ripristino ed il rinforzo delle strutture portanti lesionate di costruzioni civili, industriali, ed in particolare monumentali.
I rinforzi vengono applicati per laminazione diretta sulla superficie da rinforzare mediante impregnazione con matrici a base di resine di tipo epossidico , e più recentemente con sistemi che prevedono l’utilizzo di malte cementizie o a base calce.
La conoscenza delle interazioni fibra-matrice, dei fenomeni di adesione all’interfaccia, la qualità dei materiali, la sperimentazione e le verifiche che ne derivano, sono gli unici elementi che possono costituire una buona garanzia di qualità di questi sistemi.
Edilsystem srl mette a disposizione una linea completa di prodotti per il consolidamento strutturale, tutte le resine/malte e le fibre utilizzate sono certificate e soggette a controlli di qualità sia interni che da Laboratori Ministeriali.
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Fibre di carbonio
Presentano altissime proprietà meccaniche ed una elevata resistenza chimica rispetto a tutti gli agenti chimici ed una garanzia e durata nel tempo praticamente infinita, si dividono in : alto ed altissimo modulo elastico, possono essere del tipo unidirezionale, bidirezionale, quadri assiale, ecc.
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Fibre di vetro
Sono più economiche delle fibre di carbonio ma presentano delle proprietà meccaniche nettamente inferiori, con una maggiore deformabilità e resistenza alla compressione.
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Fibre di aramide
Queste fibre appartengono alla categoria delle “poliammidi aromatiche”, presentano proprietà meccaniche elevate ed una grande capacità di dissipazione di energia vibrazionale.
Rispetto alle fibre di vetro e di carbonio hanno densità più bassa ma presentano maggiore assorbimento di acqua, minore resistenza alle variazioni di PH e maggiore sensibilità alle radiazioni, in particolare ai raggi UV, inoltre sottoposte a carico costante possono presentare sensibili fenomeni di “Creep”.
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Fibre di acciaio
Sono formate da microtrefoli di acciaio ad altissima resistenza galvanizzati, fissati su una microrete in fibra di vetro che ne facilita le fasi di istallazione, si presentano sul mercato come tessuti unidirezionali di facile lavorabilità e sagomabilità. I tessuti in fibra di acciaio galvanizzato garantiscono risorse strutturali e meccaniche uniche, assai superiori rispetto ai tradizionali tessuti in fibra di carbonio-vetro-aramide, risultando così particolarmente efficaci nelle diverse applicazioni per rinforzo strutturale e miglioramento o adeguamento sismico, nonche’ nella realizzazione di opportuni sistemi di connessione di placcaggio, in abbinamento a Iniettore&Connettore.
Sono tensionabili per la realizzazione di rinforzi strutturali e presidi attivi, mediante particolari sistemi di ancoraggio meccanico, grazie alle particolari caratteristiche del tessuto che non richiedono la preventiva impregnazione del nastri, e al tempo stesso permettono l’ancoraggio e afferraggio mediante piastre metalliche senza dover ricorrere a particolari attenzioni come invece risulta necessario con tutte le altre tipologie di fibre e tessuti presenti sul mercato.
Sagomabili mediante speciale piegatrice che permette di modellare facilmente i tessuti senza alterarne le proprieta’ meccaniche per realizzare staffe per la fasciatura di travi e pilastri e altre pieghe necessarie negli interventi di consolidamento strutturale.
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Rinforzi poltrusi e laminati
Le lamine pultruse generalmente in fibra di carbonio, possono essere prodotte a diversi spessori e larghezze, utilizzando fibre di carbonio ad alta tenacità (HT) o del tipo ad alto modulo(HM). A causa della loro indeformabilità, che non consente alcuna curvatura, trovano impiego solo quando utilizzate in strutture perfettamente rettilinee quali travi e strutture in calcestruzzo.
Lamine ottenute con tecniche di laminazione sotto vuoto , sono prodotte unicamente su richiesta e su specifica del progettista , quando sono necessarie particolari caratteristiche non ottenibili con i procedimenti standard di pultrusione.
Le barre pultruse in fibra di carbonio, fibra di vetro o fibra di aramide , sono prodotte con diametri variabili e lunghezze diverse. Barre continue in rotoli, in fibra di carbonio, possono essere prodotte unicamente con diametri inferiori ad 8 mm. Le barre trovano largo impiego come: connettori, tiranti e collegamenti sia per strutture in calcestruzzo, sia in muratura.
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I profili pultrusi strutturali
I profili poltrusi sono invece elementi di materiale composito ottenuti con la tecnica della pultrusione. Questi particolari materiali compositi sono costituiti da resine organiche di tipo sintetico, solitamente fibre di vetro.
I profili pultrusi in vetroresina sono composti da fibre lunghe e tessuti e vengono denominati anche Fiber Reinforced Polymers o FRP, Glass Fiber Reinforced Polymer (GRFP) nel caso delle fibre di vetro e Carbon Fiber (CF) nel caso di fibre di carbonio.
I profili pultrusi in fibra di vetro vengono preferiti ai tradizionali profili di acciaio e alluminio per diversi motivi, tra i quali spiccano sicuramente:
- Leggerezza
- Elevata resistenza alla corrosione
- Resistenza dielettrica
- Isolamento termico
I materiali compositi di resine poliestere, infatti, risultano essere più leggeri dell’acciaio di circa il 70%, sono altresì resistenti alla corrosione dovuta ai vari agenti atmosferici e sono totalmente immuni a disturbi elettromagnetici.
Inoltre tra vantaggi dei profili pultrusi costituiti da resine organiche, troviamo anche:
- Bassa conduttività termica
- Resistenti a sollecitazioni termiche e dilatazione
- Ottima resistenza agli urti
- Ottima resistenza meccanica
Da come si può notare, l’utilizzo dei materiali compositi è consigliato, soprattutto nell’industria civile/industriale per tutte le problematiche inerenti la corrosione e al disturbo elettromagnetico. Inoltre non sono da sottovalutare i benefici in termini di costi di manutenzione decisamente inferiori. Un altro grande vantaggio deiprofili pultrusi strutturali, si concretizza in fase di assemblaggio del manufatto con un netto risparmio in termini di tempo.
La soluzione dei problemi collegati alle operazioni di risanamento, consolidamento ed adeguamento di strutture murarie o in cls, di beni monumentali o di edifici moderni, implica la consapevole padronanza di metodologie sempre più specializzate per la continua introduzione sia di nuovi materiali in interventi ormai classici, sia di nuove ma sperimentate tecnologie.
Ecco alcuni tra i materiali e le metodologie di consolidamento e risanamento utilizzate.
Betoncini
Trovano largo impiego in tutti quei casi ove un adeguamento delle strutture a nuove destinazioni d’uso o normative richiedano un incremento di resistenza per maggiorazione di carico. In particolare questa tecnologia permette di ampliare la sezione di pilastri con camicia cementizia armata realizzata con malta espansiva colabile, realizzare cappe di consolidamento di volte in pietra o mattoni costruite impiegando calcestruzzi leggeri strutturali. Il consolidamento di volte in pietra o mattoni può essere realizzato anche con l’impiego di cappe in malte epossidiche che assommano i vantaggi della resistenza con l’elasticità, la leggerezza e, non ultima per importanza, la traspirabilità.
Perforazioni armate e non
La solidarizzazione di barre in acciaio per ancoraggi di catene, chiavi, ecc., può essere realizzata sostituendo la classica boiacca cementizia. Le perforazioni armate e non utilizzano in modo intensivo malte espansive colabili o iniettabili a base di leganti idraulici a basso contenuto di sali solubili e formulati epossidici – se la natura delle fessurazioni dei conci, della malta o del cls lo richiedono
Beton plaqué (Cerchiaggi e rinforzi strutturali)
Il placcaggio in acciaio ha rappresentato per anni un punto di riferimento per progettisti ed operatori per la facilità di calcolo e l’ampia casistica di riferimento. E’ da tener presente però che il peso ed il trattamento delle lamine costituiscono in termini di tempo e costi un notevole handicap.
Iniezioni con formulati epossidici
In presenza di stati fessurativi di cui si siano individuate e rimosse le cause, trovano largo impiego formulati epossidici a fluidità controllata, iniettati per ricostituire una continuità strutturale. Iniezioni pilotate su murature, archi, volte, pilastri e strutture in genere permettono di raggiungere ottimi risultati.
Consolidamento di murature e intonaci, mediante iniezione di boiacche di calce pozzolanica o boiacche cementizie.
In tutti quei casi ove è necessario il riempimento dei vuoti , lacune e cavità all’interno delle murature anche in presenza di solfati. . Adatto per ripristinare murature in pietra, in mattoni e in tufo mediante riempimento di fessure con apposito apparecchio di iniezione. Adatto anche per il consolidamento di intonaci fessurati e distaccati, sigillatura di lesioni, in modo da favorire il recupero del sistema statico originale , senza alterazioni, forzature delle geometrie e dei carichi che garantiscono il corretto funzionamento statico dell’edificio
Consolidamento corticale e protezione dei paramenti lapidei
Alla luce delle più affermate teorie sul restauro, questo tipo di interventi si realizza utilizzando materiali affini a quelli da reintegrare. Può essere realizzato con impregnazione a base di formulati di natura silicica la cui funzione è quella di riempire le fessurazioni saldandole. La protezione è realizzata con impermeabilizzanti di natura silossanica non filmogeni e traspiranti.