Valutazione Sperimentale dell'Efficacia del Rinforzo CAM su Travi in Cemento Armato

Sommario

Il sistema di rinforzo CAM (Cucitura Attiva dei Manufatti) si basa sull’impiego di nastri in acciaio presollecitati, capaci di costituire armatura aggiuntiva e di indurre un effetto confinante nell’elemento strutturale da rinforzare. Inizialmente, il sistema di rinforzo CAM è stato pensato con lo scopo di incrementare la resistenza e la duttilità di elementi in muratura, trovando in tale ambito un’ampia diffusione grazie ai notevoli, e per certi aspetti anche sorprendenti, prestazioni ottenute. Proprio gli ottimi risultati ottenuti nel rinforzo di elementi in muratura di diverse tipologie, hanno incoraggiato la successiva applicazione del sistema di rinforzo CAM anche per elementi strutturali in cemento armato, finalizzata all’adeguamento di edifici esistenti; il sistema si presta particolarmente all’adeguamento di edifici realizzati prima che le stringenti normative sismiche venissero definitivamente adottate nel nostro paese.

Nel presente lavoro sono presentati i risultati sperimentali di test realizzati presso il Laboratorio Materiali e Strutture dell’Università di Messina su quindici travi in cemento armato. Gli elementi di prova sono stati progettati in modo da riprodurre nel maniera più fedele possibile le reali condizioni di travi di edifici esistenti con alta vulnerabilità nei confronti delle azioni sismiche. In dettaglio, i campioni sono stati confezionati con un calcestruzzo a bassa resistenza. Gli elementi sono stati divisi in due gruppi: un primo gruppo di sei travi è stato dotato di insufficiente armatura longitudinale, in modo da indurre, nei campioni non rinforzati, una crisi per flessione; un secondo gruppo di nove travi fortemente armate a flessione, ha staffe rade e di piccolo diametro, in modo da indurre la crisi, nei campioni non rinforzati, per taglio. I risultati ottenuti sono analizzati criticamente, evidenziando le capacità del sistema di rinforzo CAM nell’incrementare la resistenza e la duttilità delle travi in cemento armato.

1. Introduzione

Gli edifici in cemento armato (CA) esistenti, e in particolare quelli costruiti negli anni ‘60-’70, presentano notevoli carenze strutturali, legate principalmente alla scarsa qualità dei calcestruzzi e ad un’insufficiente quantitativo di armature longitudinali e/o trasversali. Tali carenze si traducono spesso in capacità di resistenza e duttilità inadeguate alle funzioni che i singoli elementi strutturali debbono svolgere, specialmente in presenza di azioni dovute ad eventi eccezionali come quelle sismiche.

In tale scenario, è oggi impossibile prescindere dall’intervenire sugli elementi strutturali in CA al fine di adeguarne o quantomeno migliorarne le capacità prestazionali in termini di resistenza e duttilità.

Gli interventi sulle travi in CA per incrementare resistenza e duttilità perseguono il loro scopo attraverso un incremento dell’armatura longitudinale e/o trasversale, il quale può essere ottenuto con diverse tecnologie fra le quali le più comuni sono: tassellatura meccanica o incollaggio di lastre in acciaio (beton plaqué); incollaggio di fibre di carbonio (CFRP) mediante resina epossidica [1,2] o fibre in PBO (poliparafenilenbenzobisoxazolo) mediante malta cementizia (FRCM) [3,4] sulla superficie dell’elemento. Ciascuno di questi sistemi presenta caratteristiche diverse in termini di efficacia, costi e difficoltà esecutive, che si differenziano anche in relazione alla forma della sezione dell’elemento da rinforzare. In generale, l’impiego di lastre in acciaio dal peso specifico elevato è condizionato da una difficoltà nel trasporto legata anche alle loro dimensioni, nonché alla necessità di apparecchiature per il loro posizionamento e puntello.

L’incollaggio delle fibre di carbonio richiede una certa manualità e precisione, inoltre l’efficacia dell’intervento è condizionata dalla scarsa resistenza al fuoco.

Nel presente lavoro, si presentano i risultati sperimentali ottenuti mediante prove su travi in CA rinforzate a flessione o taglio mediante il sistema CAM. Tale campagna sperimentale è parte del progetto di ricerca In.CAM.M.I.N.O, incentrato sulla valutazione dell’efficacia del sistema di rinforzo CAM su elementi a piena scala in muratura ed elementi in CA in zona sismica.

 

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Memoria tratta dagli Atti del "27 CONVEGNO NAZIONALE AICAP" Bergamo 22-24 Maggio 2014