SCC, FRP, incamiciatura per un intervento di rinforzo di strutture in c.a. fortemente degradate del dopo guerra

Un emblematico esempio di intervento di rinforzo di vecchie strutture in calcestruzzo armato

ABSTRACT

L’articolo espone problematiche palesatesi e rimedi adottati nel particolarissimo ed emblematico caso studio di un fabbricato sito in Napoli, edificato nell’immediato dopoguerra (1947/49), e che nel 2011 ha presentato gravi problemi agli elementi strutturali in calcestruzzo armato.

Grazie ad una estesissima campagna di prove in sito, si è potuto innanzi tutto valutare la legge di variabilità dei fenomeni degradanti in funzione del fronte di esposizione e dell’altezza, e quindi si è potuto concepire un intervento di rinforzo, dalle fondazioni fino al piano attico, attuato con materiali di ultima generazione (calcestruzzo autocompattante, materiali compositi), e tale da garantire un nuovo ciclo di vita superiore a quello da considerare ormai concluso.

Dal punto di vista sperimentale, a tal fine, sono stati in parallelo condotti studi finalizzati alla determinazione del momento nel quale la carbonatazione avrà superato il guscio di rivestimento in SCC, e riproporrà quindi il problema dell’aggressione al calcestruzzo di origine. Sulla base di sperimentazioni condotte mediante test di carbonatazione accelerata secondo la norma UNI EN 13295-2, dei modelli teorici della letteratura internazionale sull’argomento ma anche dei dati raccolti sul campo, è stato ipotizzato – con riferimento al noto modello di Tuutti – il periodo di ultimazione dell’innesco e di inizio della propagazione.

Il caso può essere considerato, per questo tipo di edifici, paradigmatico per valutazioni di resilienza del patrimonio edilizio nonché per strategie di riduzione di vulnerabilità, sia per la fase di approccio (diagnosi ed intervento) sia per la fase di programmazione della manutenzione, alla luce del fatto che in Italia circa il 70% degli edifici sono stati costruiti dopo il 1946 e quasi tutti hanno le stesse caratteristiche costruttive, mentre circa il 30% è stato edificato fra il 1946 ed il 1971 (anno di pubblicazione della legge 1086), e buona parte di essi è prevedibile possano avere problematiche analoghe nei prossimi anni.

INTRODUZIONE

Il caso studio è da considerare in realtà un emblematico esempio di imprevisto in corso d’opera: nel corso di semplici interventi di manutenzione ordinaria, direttore dei lavori ed impresa, all’atto della rimozione di intonaci e pavimentazione dei balconi, si sono trovati di fronte a situazioni come quelle di cui alle foto 1 e 2, ovvero:

  • crollo della soletta in calcestruzzo armato, con messa a nudo di armature ormai ridotte di sezione o addirittura parzialmente scomparse;
  • esposizione di elementi in c.a. in condizioni di degrado avanzatissimo: armature profondamente ossidate, calcestruzzo polverulento, lesioni profonde.

La imprevista situazione ha costretto a provvedere alla nomina di un gruppo di tecnici, per provvedere essenzialmente a:

  • eseguire una campagna di prove;
  • verificare la sussistenza delle condizioni di sicurezza;
  • ipotizzare una strategia di intervento congrua rispetto alla situazione effettiva ma anche del costo di intervento, considerando che l’edificio ha una superficie di piano di circa mq. 750 e si sviluppa su 11 livelli, con una cubatura complessiva che supera gli 8.000 mc., ma anche che all’epoca della descritta situazione era interamente messo a reddito o utilizzato dai proprietari.

Si ritiene, in particolare, che l’esperienza qui raccontata costituisca un precedente molto importante sia per la tipologia e quantità di prove condotte in fase di studio per avere un soddisfacente livello di conoscenza della struttura, e sia per la tipologia di interventi eseguiti, che hanno riguardato ogni singolo elemento strutturale.

degrado di strutture incalcestruzzo

Foto 1 – crollo parziale di una soletta a sbalzo all’atto della rimozione del pavimento
Foto 2 – gravi condizioni di degrado con profonda lesione da taglio in una trave di bordo.

[...]

LE CARATTERISTICHE DEGLI INTERVENTI IN BREVE

Il progetto degli interventi ha riguardato, in particolare, alcuni elementi ed alcune tecnologie di rinforzo, di seguito brevemente riepilogate.

Incamiciatura pilastri con angolari e calastrelli con confinamento nodi

È stata realizzata la blindatura dei pilastri mediante angolari e calastrelli in acciaio e getto integrativo con calcestruzzi tipo SCC a ritiro controllato, armato con rete elettrosaldata in acciaio inox, con l’obiettivo di incrementare e confinare la sezione resistente dei pilastri, integrare l’armatura longitudinale e migliorarne la connessione in corrispondenza dei nodi. L’intervento previsto consente inoltre di confinare i nodi trave-pilastro.

fase di consolidamento delle travi rovesce in fondazione con incamiciatura

Incamiciatura travi con angolari e calastrelli

È stata realizzata la blindatura delle travi dei telai di bordo e dei telai in corrispondenza delle scale mediante angolari e calastrelli e getto integrativo con calcestruzzi tipo SCC a ritiro controllato, con l’obiettivo di incrementare e confinare la sezione resistente delle travi, integrare l’armatura a flessione e taglio e migliorarne la connessione in corrispondenza dei nodi.

Ricostruzione degli sbalzi

La ricostruzione degli sbalzi è stata realizzata, per tutti i balconi esposti verso l’esterno (mare + strada ad alto scorrimento) mediante ricostruzione delle armature a flessione ed a taglio con acciaio inox e getto di calcestruzzo integrativo del tipo SCC. Per ancorare le “molle” è stata realizzata la disposizione delle code delle stesse nelle pignatte del solaio retrostante. Le barre di armatura presenti all’intradosso sono invece state inghisate nelle travi di bordo. Gli sbalzi sono, quindi, gettati con calcestruzzo del tipo SCC avendo preventivamente disposto una rete eletrosaldata in acciaio inox in corrispondenza dell’estradosso.

Riparazione degli sbalzi

Per gli sbalzi che si presentano in condizioni di degrado sufficientemente limitato, con ossidazione limitata in corrispondenza delle armature e calcestruzzo in opera che presenti valori di resistenza sufficiente, sono stati realizzati interventi di riparazione e ripristino. In particolare, il progetto prevedeva il ripristino e la passivazione delle armature, il ripristino del calcestruzzo in corrispondenza dell’estradosso e dell’intradosso delle solette, la disposizione di fasce in FRP all’estradosso per incrementare l’armatura in zona tesa e l’incremento dello spessore della soletta mediante la disposizione di rete elettrosaldata in acciaio inox e getto di calcestruzzo tipo SCC. L’armatura integrativa (rete) è stata ancorata alla soletta del solaio retrostante mediante connettori.

Rinforzo delle travi mediante fasce in FRP

Per le travi di spina e per quelle in corrispondenza dei corpi scala è stato realizzato un placcaggio mediante fasciatura con fasce in FRP di carbonio. Obiettivo dell’intervento è quello di incrementare la portanza delle stesse, a flessione ed a taglio, nei confronti dei carichi accidentali.

L’incremento di resistenza a taglio è stato conseguito mediante disposizione di tessuto in fibra quadri-direzionale da impregnare in sito. La resistenza a flessione è prevista migliorata, invece, mediante l’applicazione di fasce pultruse all’intradosso delle travi.

Per quanto riguarda i materiali impiegati, sono stati i seguenti:

  • Acciaio per Carpenteria Metallica tipo S355
  • Calcestruzzo SCC classe C32/40, XC4, XC2, XS1, XF1, XA2; A/C = 0,45; 
  • Acciaio in barre tipo B450
  • Acciaio INOX: rete elettrosaldata e in tondini nervati per calcestruzzo armato AISI 304
  • Materiali compositi: lamine di rinforzo in CFRP con resistenza a trazione min = 2800 N/mmq e modulo a trazione med N = 165000 N/mmq; tessuto in fibra di carbonio monodirezionale con resistenza a trazione delle fibre = 4300 N/mmq e modulo elastico a trazione = 234000N/mmq; tessuto in fibra di carbonio quadriassiale con resistenza a trazione delle fibre nominale = 4510 N/mmq e modulo di elasticità a trazione delle fibre medio = 230 GPa

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