Per conseguire il miglioramento sismico di edifici esistenti con struttura in cemento armato è possibile adottare diverse strategie volte al rinforzo globale della struttura. Tra queste, le più avanzate sono l’isolamento sismico e la protezione mediante l’introduzione di dispositivi di dissipazione supplementare dell’energia.
La prima strategia d’intervento, come evocato dal termine stesso, mira a isolare l’edificio dal sisma, riducendo la richiesta, in termini di sollecitazioni, agli elementi strutturali attraverso la concentrazione delle deformazioni negli isolatori inseriti alla base dell’edificio. La seconda strategia, invece, consiste nell’introdurre, ai vari livelli della struttura, controventi in acciaio dotati di dispositivi preposti a dissipare parte dell’energia trasmessa dal terremoto. Tali controventi, detti dissipativi, sono ottenuti dalla combinazione in serie di profilati tradizionali con i dispositivi dissipativi.
Solitamente i controventi dissipativi sono inseriti all’interno delle maglie strutturali e sono collegati ai nodi del telaio in cemento armato mediante profili atti a ripartire le sollecitazioni concentrate trasferite dai controventi. Tale soluzione è molto efficace, ma richiede che le maglie strutturali in cui si dispongono i controventi siano prive di tamponamenti o che questi siano demoliti. In alternativa, è possibile affiancare esternamente alla struttura in cemento armato telai in acciaio con controventi dissipativi. Il collegamento dei telai all’edificio avviene mediante spinotti, disposti in corrispondenza degli impalcati di piano.
Spesso gli interventi di rinforzo globale non sono sufficienti a conseguire il miglioramento sismico degli edifici ed è necessario, quindi, eseguire anche rinforzi locali dei singoli elementi strutturali. Le tecniche più utilizzate per il rinforzo locale sono quelle basate sulla Cerchiatura attiva dei manufatti (sistema Cam) o sull’impiego di materiali fibrorinforzati.
Il sistema Cam si basa sulla fasciatura delle sezioni degli elementi strutturali con nastri metallici pretesi ad alta prestazione, chiusi su se stessi attraverso elementi di giunzione, in modo da realizzare delle cerchiature attive. La disposizione dei nastri attorno agli elementi strutturali avviene mediante l’ausilio di angolari pressopiegati, disposti in corrispondenza degli spigoli degli elementi, al fine di ripartire gli sforzi concentrati trasmessi dai nastri. Il sistema Cam è molto efficace sia per il rinforzo a taglio di travi, pilastri e setti sia per l’incremento di duttilità delle sezioni nelle zone ove si formano le cerniere plastiche. Le cuciture attive esercitano, infatti, un’azione di confinamento sul calcestruzzo, che ne incrementa la duttilità. Il sistema Cam è spesso utilizzato anche per il rinforzo dei nodi trave-pilastro, anche in abbinamento a piastre di acciaio: rappresenta un’evoluzione delle tradizionali tecniche d’incamiciatura in acciaio, basate sull’applicazione di camicie d’acciaio costituite da quattro profili angolari sui quali vengono saldati, con un certo interasse, calastrelli in acciaio.
I materiali fibrorinforzati includono i polimeri fibrorinforzati (Frp), costituiti da fibre annegate in una matrice polimerica, utilizzati per la produzione di barre, lamine e profilati, e i materiali, come le reti e i tessuti, costituiti da fibre impregnate o apprettate con resina termoindurente. I materiali più utilizzati per le fibre sono il carbonio, il vetro, l’aramide e ultimamente anche il basalto. Tra i pregi di questi materiali innovativi spiccano le elevate prestazioni meccaniche, sia in termini di resistenza che di rigidezza, la leggerezza, che conferisce qualità all’intervento di riabilitazione, e l’elevata resistenza alla corrosione. Inoltre, essi risultano competitivi in tutti quei casi in cui sia necessario limitare l’impatto estetico sulla struttura originaria. Data la notevole resistenza a trazione delle fibre, i materiali fibrorinforzati risultano particolarmente efficaci per il rinforzo a taglio, a flessione e a presso-flessione degli elementi strutturali, oltre che per il confinamento del calcestruzzo. Il rinforzo a taglio di travi e pilastri mediante tessuti si realizza applicando in aderenza sulla superficie esterna una membratura fasce di tessuto, eventualmente sovrapposte in più strati, disposte nella direzione delle staffe. Le fasce possono essere disposte attorno alle sezioni secondo una configurazione a «U» o in avvolgimento, a seconda delle condizioni operative.
I materiali fibrorinforzati trovano ampia applicazione anche nella riabilitazione delle strutture in muratura e in legno. In particolare, negli edifici in muratura, i tessuti sono spesso utilizzati per il consolidamento delle volte e per il rinforzo a taglio dei pannelli murari, ottenuto disponendo le fasce di tessuto lungo le diagonali del pannello. Tuttavia, la strategia più utilizzata per il rinforzo dei maschi murari è quella dell’intonaco armato, consistente nell’applicazione, su una o entrambe le superfici del pannello, di uno strato di malta a base di calce dello spessore di 2-3 centimetri, armato con reti in fibra di carbonio o di vetro. L’intonaco armato è ammorsato alle pareti mediante connettori in Frp, solidarizzati alla muratura mediante ancoranti chimici. Infine, per l’irrigidimento nel piano dei solai in legno, si realizza una soletta in cemento armato al di sopra del tavolato, che viene solidarizzata alle travi del solaio mediante connettori a taglio e deve essere ammorsata efficacemente alle pareti, mediante, per esempio, perforazioni armate.
di Giada Frappa, Università di Udine (da YouBuild n.23)