Rinforzo di elementi strutturali in muratura

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Rinforzo di elementi strutturali in muratura Sommario A. RINFORZO SETTO MURARIO .................................................................................................. 3 A.1 RINFORZO DI MURATURE A FLESSIONE FUORI DAL PIANO ........................................ 3 A.1.1 Rinforzo a flessione nel piano ........................................................................................ 3 A.1.2 Esempio pratico guidato di rinforzo con tessuto MBrace ................................................ 3 A.1.3 Esempio pratico guidato di rinforzo con intonaco strutturale con malta di cemento ........ 7 A.1.4 Esempio pratico guidato di rinforzo con intonaco strutturale di calce.............................. 8 A.2 RINFORZO DI SETTI MURARI A FLESSIONE NEL PIANO ............................................... 9 A.2.1 Introduzione ................................................................................................................... 9 A.2.2 Tecniche di rinforzo...................................................................................................... 10 A.3 RINFORZO DI SETTI MURARI A TAGLIO NEL PIANO .................................................... 16 A.3.1 Introduzione ................................................................................................................. 16 A.3.2 Rinforzo a taglio nel piano............................................................................................ 17 B. RINFORZO VOLTE CILINDRICHE IN MURATURA ................................................................. 24 B.1 RINFORZO A FLESSIONE DI VOLTA CILINDRICA DA SOTTO........................................ 24 B.2 RINFORZO A FLESSIONE DI VOLTA CILINDRICA DA SOPRA ....................................... 27 C. RINFORZO SOLAIO ................................................................................................................ 36 C.1 RIPARAZIONE DI TRAVETTI DI SOLAIO IN CALCESTRUZZO ARMATO DALL’INTRADOSSO ................................................................................................................ 36 C.1.2 Situazione attuale ........................................................................................................ 36 C.1.3 Caso risolto simile........................................................................................................ 37 D. RINFORZO ARCHI .................................................................................................................. 42 D.1 RINFORZO DELL’ ARCO DALL’ESTRADOSSO ................................................................ 42 D.1.1 Introduzione ................................................................................................................. 42 D.1.2 Rinforzo dell’arco all’estradosso con tessuto MBrace .................................................. 42 D.1.3 Rinforzo arco all’estradosso con cappa strutturale ....................................................... 46 D.2. RINFORZO DELL’ARCO DALL’INTRADOSSO ................................................................. 47 D.2.1 Introduzione ................................................................................................................. 47 D.2.2 Rinforzo statico con tessuto incollato all’intradosso MBrace CFRP .............................. 48 D.2.3 Rinforzo sismico con tessuto incollato all’intradosso MBrace Alta Resistenza ............. 51 D.2.4 Rinforzo con MBar in tasca all’intradosso .................................................................... 53 D.3 Tecniche miste Mbar + MBrace .................................................................................... 55 E. RINFORZO COLONNE ............................................................................................................ 58 E.1 Rinforzo a compressione di colonne in muratura ............................................................ 58 E.2 Rinforzo con fasciatura di confinamento passiva MBrace FRP ....................................... 59 E.3 Ringrosso con malta EMACO o malta di calce ALBARIA ................................................ 64 F. RINFORZO PER CINTURAZIONE DI PIANO........................................................................... 66 F.1 CINTURAZIONE DI PIANO CON MBRACE FRP................................................................ 66 F.1.1 Regole generali di intervento ........................................................................................ 66 G. INGHISAGGI............................................................................................................................ 69 G.1 INGHISAGGIO DI ARMATURA IN PARAMENTI MURARI ................................................. 69 G.1.1 Inghisaggio per trazione .............................................................................................. 70 G.1.2 Inghisaggio per taglio .................................................................................................. 72

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H. INIEZIONE ARMATA NELLE MURATURE .............................................................................. 75 H.1 Iniezione per consolidamento di stati fessurativi ............................................................. 75 H.2 Iniezione armata ............................................................................................................. 76

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A. RINFORZO SETTO MURARIO A.1. RINFORZO DI MURATURE A FLESSIONE FUORI DAL PIANO Il rinforzo a flessione di un setto murario si realizza, generalmente in 2 modi: - Mediante incollaggio di strisce verticali di tessuto MBrace - Mediante intonaco strutturale armato con rete metallica.

A.1.1. Rinforzo a flessione nel piano Un pannello murario soggetto a pressoflessione fuori dal piano ha tre possibilità di reazione secondo lo schema di Fig. A.1.1. Se l’eccentricità e=M/N è contenuta entro il terzo medio il pannello risulta ancora tutto compresso ed in campo elastico, la distribuzione delle tensioni è pressoché lineare lungo lo spessore. Se l’eccentricità supera il terzo medio il pannello reagisce parzializzandosi, la zona tesa si lesiona in orizzontale, la zona compressa ha una distribuzione a triangolo che si trasforma in rettangolare qualora la tensione massima smax si avvicini a 0.85fmd. Il pannello si rompe per eccessiva compressione della fibra esterna. Se l’eccentricità e=M/N diventa eccessiva allora il pannello non è più in grado di reggere da solo alla sollecitazione esterna, deve per forza essere presente un rinforzo verticale che “armi” la sezione, si introduce, cioè, un elemento in grado di assorbire trazione. N e

N e

t/2-e

e

MBrace

N

3(t/2-e) t/3

t/3

t/3

t/3

t/3

t/3

t/3

t/3

t/3

smin smax

smax X

0.85 f md

X

Af ffd

0.85 fmd

Fig. A.1.1 – Schema di reazione di pannello murario presso-inflesso Uno specifico documento di approccio è inserito nella pagina dedicata agli approfondimenti.

A.1.2- Esempio pratico guidato di rinforzo con tessuto MBrace Veniamo ad un esempio pratico: si deve rinforzare a flessione fuori da piano un setto murario di 3x3m. Si applica il rinforzo con placcaggio di tessuti MBrace FRP. I dati geometrici e meccanici della muratura sono caratterizzati con campagna non distruttiva e sono nel seguito elencati: - Muratura in blocchi di laterizio pieno di buona qualità + malta di giunto M4: fmk=4MPa, modulo elastico della muratura E=6GPa, resistenza di progetto a taglio fvd=0.1 MPa - Spessore della parete: 300mm, lunghezza della parete 3m, altezza 3m - Azione assiale di compressione in SLU pari a: 200kN Nel primo caso si vuole verificare quanto si rinforzi il setto a flessione fuori dal piano inserendo fasce verticali di 30cm di MBrace CFRP prive di connessioni strutturali. In questo modo si ottiene un incremento di momento resistente da circa 23 kN*m a 29 kN*m.

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Fig. A.1.2 – Rinforzo flessione fuori dal piano con strisce di tessuto MBrace CFRP senza connessioni Applicando le connessioni strutturali utilizzando MBrace Connect, tecnica consigliata da BASF, si ottiene un incremento di momento resistente che passa da 23kN*m a 39 kN*m, vedi Fig. A.1.3.

Fig. A.1.3 – Rinforzo a flessione fuori dal piano con strisce di tessuto MBrace CFRP + connessioni strutturali con MBrace Connect Si ponga attenzione al fatto che all’aumentare dello spessore del rinforzo diminuisce la tensione di lavoro ffd, l’incremento di resistenza che si ottiene non è assolutamente proporzionale al quantitativo di rinforzo, si veda il caso della Fig. A.1.4 dove si applicano 2 strati di MBrace CFRP. Con questo rinforzo si è raddoppiata la prestazione.

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Fig. A.1.4–Rinforzo a flessione fuori dal piano con doppia striscia di tessuto MBrace CFRP + connessioni strutturali con MBrace Connect Tenendo conto che il supporto non è mai perfettamente planare, le operazioni per la corretta posa sono: - Spazzolatura energica dei giunti di malta esistenti - Realizzazione di fori diametro 10-12mm lunghezza >10cm per il montaggio delle connessioni strutturali - Pulitura accurata del supporto - Inghisaggio delle connessioni strutturali MBrace Connect con colaggio di Concresive fluido - Posa di uno strato di Emaco R955 M o di Albaria Struttura con spatola americana, forzando la malta ad entrare nei giunti a realizzare uno strato planare di circa 1cm di spessore per la posa delle fasce di MBrace CFRP orizzontali e di quelle verticali di estremità - Applicazione della fasciatura MBrace CFRP - Immediato sfiocco delle connessioni MBrace Connect sopra ai tessuti e resinatura finale - Spolvero di sabbia sull’ultimo strato di resina ancora fresca - Applicazione dell’intonaco di finitura

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Fig. A.1.5 – Prospetto e sezione del setto rinforzato con MBrace

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A.1.3- Esempio pratico guidato di rinforzo con intonaco strutturale con malta di cemento Ulteriori aumenti di prestazione, rispetto al caso precedente, si ottengono cambiando tipologia di fibra, oppure aumentando la quantità di rinforzo, oppure pensando a tecniche differenti. Una tecnica frequentemente utilizzata è quella di un rinforzo con intonaco strutturale che potrà essere realizzato con malte di cemento o in alternativa con malte di calce ad elevata resistenza. La Fig. A.1.6 mette a confronto i diagrammi momento resistente – curvatura della sezione resistente 3000x300 pensando di applicare un intonaco strutturale armato di 4cm di spessore su entrambe le facce del paramento murario, realizzato con Emaco R955 + rete metallica f5 15x15cm o realizzato con Albaria Struttura + rete metallica zincata f5 15x15cm. 4000

Setto 300x30 non rinforzato Albaria 4cm + rete f5 15x15cm 4cm Emaco R955 + rete f5 15x15cm

3500

3000

2500

2000

1500

1000

Carico assiale Nu [ kN]

500

0 0.0

50.0

100.0

150.0 200.0 250.0 Momento Mu [kN*m]

300.0

350.0

400.0

Fig. A.1.6 – Sezione muraria ringrossata con intonaco armato EmacoR955+rete e con Albaria Struttura + rete metallica zincata

Come esempio si considera il caso di un intonaco strutturale in Emaco R955 spinottato al supporto ed armato con rete metallica. Le operazioni per la corretta realizzazione dell’intervento di intonaco armato con rete metallica sono: - Spazzolatura energica dei giunti di malta esistenti - Realizzazione di fori diametro 10-12mm lunghezza >10cm per il montaggio di perni di connessione - Pulitura accurata del supporto - Inghisaggio di perni di acciaio ad L, diametro e numero dipendono dalle caratteristiche del supporto, con Masterflow 920

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-

Posa della rete e fissaggio sui perni di cui sopra Non è necessaria la saturazione della superficie con acqua nebulizzata Spruzzo di Emaco R955 a coprire con almeno 1.5cm la rete di rinforzo Staggiatura e fratazzatura per regolarizzare l’intonaco

A.1.4- Esempio pratico guidato di rinforzo con intonaco strutturale di calce Su murature storiche realizzate con giunti e intonaco di calce è preferibile realizzare l’intonaco strutturale con materiale compatibile, costituito cioè da calce pura. Per ottenere una prestazione “strutturale” è indispensabile che la malta da applicare possieda elevata resistenza: Albaria Struttura è specificatamente progettata per questo scopo. Come esempio si considera il caso di un intonaco strutturale in Albaria Struttura con spinotti e rete metallica zincata inserita nello spessore. La prestazione ottenibile da una malta così performante è riportata nel dominio M-N di Fig. A.1.6 del paragrafo precedente, in confronto con le prestazioni dell’esempio precedente per una sezione resistente 3000x300mm con 4cm di spessore di intonaco strutturale armato su entrambe le facce del paramento murario, realizzato con Albaria Struttura + rete zincata metallica f5 15x15cm. Le operazioni per la corretta realizzazione dell’intervento di intonaco armato con rete metallica sono: - Spazzolatura energica dei giunti di malta esistenti - Realizzazione di fori diametro 10-12mm lunghezza >10cm per il montaggio di perni di connessione - Pulitura accurata del supporto - Inghisaggio di perni di acciaio ad L, diametro e numero dipendono dalle caratteristiche del supporto, con Masterflow 920 - Posa della rete e fissaggio sui perni di cui sopra - Saturazione del supporto con acqua nebulizzata - Spruzzo di Albaria Struttura a coprire con almeno 1.5cm la rete di rinforzo - Staggiatura e fratazzatura per regolarizzare l’intonaco

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A.2. RINFORZO DI SETTI MURARI A FLESSIONE NEL PIANO

A.2.1 Introduzione Un pannello murario soggetto a pressoflessione ha tre possibilità di reazione secondo lo schema di Fig. A.2.1 Se l’eccentricità e=M/N è contenuta entro il terzo medio il pannello risulta ancora tutto compresso ed in campo elastico, la distribuzione delle tensioni è pressoché lineare lungo lo spessore. Se l’eccentricità supera il terzo medio il pannello reagisce parzializzandosi, la zona tesa si lesiona in orizzontale, la zona compressa ha una distribuzione a triangolo che si trasforma in rettangolare qualora la tensione massima smax si avvicini a 0.85fmd. Il pannello si rompe per eccessiva compressione della fibra esterna. Se l’eccentricità e diventa eccessiva allora il pannello non è più in grado di reggere da solo alla sollecitazione esterna, deve per forza essere presente un rinforzo verticale che “armi” la sezione, si introduce, cioè, un elemento in grado di assorbire trazione. N

e

N

e

L/2-e

e

MBrace

N

3(L/2-e) L/3

L/3

L/3

L/3

L/3

L/3

L/3

L/3

L/3

smin smax

smax

X 0.85 fmd

X

Af f fd

0.85 f md

Fig. A.2.1 – Schema di reazione di pannello murario presso-inflesso

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A.2.2. Tecniche di rinforzo L’incremento di resistenza a flessione nel piano si raggiunge generalmente con una o più delle seguenti tecniche: A) inserimento di armatura metallica o in FRP all’interno dei giunti verticali

TELAIO IN C.A.

B) placcaggio di strisce o reti di tessuto di carbonio o di vetro sulle pareti in direzione verticale,

C) applicazione di “intonaco strutturale” con armatura metallica o in FRP all’interno in direzione verticale

SE POSSIBILE RISVOLTARE circa 100cm DENTRO

RETE FIBERNET

4 a 2

FINESTRA

circa 50cm

R C E N A A

2CHIODI SFIOCCATI /MQ

Tasca 3x2 cm + MBar Galileo 8

La famiglia dei materiali BASF per il rinforzo a taglio nel piano della muratura comprende: - LA malta strutturale di pura calce a media resistenza ed adesione al supporto ALBARIA STRUTTURA - LA malta strutturale di puro cemento ad alta resistenza ed adesione al supporto della linea EMACO FORMULA TIXO - LA malta strutturale di cemento e polimero ad alta resistenza ed adesione al supporto della linea EMACO 955 - I tessuti MBrace in carbonio e in vetro - Le barre in carbonio MBar - Le reti di carbonio e di vetro MBrace Fibernet Praticamente tutti i metodi di rinforzo attualmente riconosciuti dalla normativa possono essere coperti con i prodotti BASF. Vediamo insieme i concetti guida per la progettazione. Per quanto riguarda il contributo resistente a flessione nel piano si impiegano le formule della muratura se siamo in presenza di eccentricità entro il terzo medio: s max = min(0.85 f md ; N (1 + 6M )) B⋅L

N ⋅L

Oppure le classiche formule della flessione con armatura reagente a trazione e muratura reagente a compressione con stress block approssimato a rettangolare con ordinata pari a 0.85fmd. In quest’ultimo caso l’armatura reagente a trazione può delaminare dal supporto, quindi viene limitata alla tensione di delaminazione (in N e mm) se non vi sono perni aggiuntivi 0.03E f f k f a 1 f fd = min( f yd ;

γ Rd ⋅ γ M

)

Af min(t a / 2, p f )

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f fd = min( f yd ;

1

γ Rd ⋅ γ M

in (N e mm) se vi sono perni o chiodi sfioccati aggiuntivi 0.06 E f f k f * a ) Af min(t a / 2, p f )

Dove:γRd=1.2 - fk è la resistenza a compressione della muratura - ffd è la tensione di lavoro in SLU del rinforzo fibroso o di acciaio aggiunto - Af è l’area dell’armatura posta in verticale e pf il passo. - Es è il modulo elastico del materiale di rinforzo - As è l’area di una singola armatura - f*a è dato da: fa+Fs/Ai dove Ai è il prodotto dei due interassi tra i perni sulla superficie di contatto - ta è lo spessore del ringrosso INTONACO STRUTTURALE ARMATO A BASE CALCE REALIZZATO CON LA MALTA ALBARIA STRUTTURA E RETE METALLICA ZINCATA. Perfettamente compatibile con le malte di giunto impiegate nel passato, possiede una resistenza a compressione di 15MPa ed una adesione al supporto per pull-off di 1MPa a 28gg. di stagionatura, con modulo elastico di circa 10GPa. Con queste proprietà meccaniche la malta può essere impiegata per la formazione di intonaco strutturale, cioè uno spessore di minimo 4cm con rete metallica zincata inserita. Le operazioni per la corretta realizzazione sono: • Spazzolatura energica dei giunti di malta esistenti • Realizzazione di fori diametro 10-12mm lunghezza >10cm per il montaggio di perni di connessione • Pulitura accurata del supporto • Inghisaggio di perni di acciaio ad L, diametro e numero dipendono dalle caratteristiche del supporto, con MASTERFLOW 920 • Posa della rete zincata e fissaggio sui perni di cui sopra • Saturazione della superficie con acqua nebulizzata • Applicazione a spruzzo di ALBARIA STRUTTURA a coprire con almeno 1.5cm la rete di rinforzo • Staggiatura e fratazzatura per regolarizzare l’intonaco INTONACO STRUTTURALE REALIZZATO CON LA MALTA EMACO R955 E RETE IN ACCIAO Il vantaggio di un intonaco strutturale cementizio – polimero modificato è essenzialmente la più elevata adesione al supporto, il valore di fa, in sostanza, si massimizza al valore di rottura a trazione del blocco murario (se laterizio o pietra tufacea) con la limitazione di 2MPa (resistenza a trazione della malta Emaco R955) qualora la si impiegasse su supporti murari in pietra compatta. Le operazioni per la corretta realizzazione dell’intervento sono simili a quelle già indicate: - Spazzolatura energica dei giunti di malta esistenti - Realizzazione di fori diametro 10-12mm lunghezza >10cm per il montaggio di perni di connessione - Pulitura accurata del supporto - Inghisaggio di perni di acciaio ad L, diametro e numero dipendono dalle caratteristiche del supporto, con MASTERFLOW 920 - Posa della rete e fissaggio sui perni di cui sopra - Non è necessaria la saturazione della superficie con acqua nebulizzata - Spruzzo di EMACO R955 a coprire con almeno 1.5cm la rete di rinforzo - Staggiatura e fratazzatura per regolarizzare l’intonaco

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FASCIATURE CON TESSUTO MBRACE Lo schema di intervento è quello di Fig. A.2.1. Dato che il supporto non è mai perfettamente planare le operazioni per la corretta posa sono: - Spazzolatura energica dei giunti di malta esistenti - Realizzazione di fori diametro 10-12mm lunghezza >10cm per il montaggio di chiodi sfioccati - Pulitura accurata del supporto - Realizzazione di connessure strutturali con MBrace Connect fissato utilizzando CONCRESIVE FLUIDO - Posa di uno strato di EMACO R955 M con spatola americana, forzando la malta ad entrare nei giunti a realizzare uno strato planare di circa 1cm di spessore per la posa delle fasce orizzontali e per quelle verticali di estremità - Applicazione della fasciatura MBrace CFRP ad alta resistenza - Immediato sfiocco dei perni di connessione MBrace Connect sopra ai tessuti e resinatura finale - Spolvero di sabbia sull’ultimo strato di resina ancora fresca - Applicazione dell’intonaco di finitura

A

1

1

A

Fig. A.2.1 – Prospetto della parete e sezione verticale

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Come già illustrato in premessa, i meccanismi di delaminazione riducono le potenzialità del sistema, per migliorare l’efficienza si consiglia di: rendere cinture le fasce (cioè richiudere su se stesse le strisce praticando tasche di passaggio da dentro a fuori) e di impiegare connessure strutturali specialmente in prossimità di discontinuità geometriche del prospetto (innesti di setti ortogonali, porte e finestre), lo schema di Fig. A.2.1 chiarifica il concetto. Le modalità di calcolo sono simili a quelle già presentate per il caso precedente, si consiglia a questo riguardo l’uso del software BASF – flessione nel piano. La schermata dei risultati può essere salvata ed inserita nella relazione di calcolo perché riporta tutti i dati che servono per giustificare le verifiche. Veniamo ad un esempio pratico: - Muratura in blocchi di laterizio pieno di buona qualità + malta di giunto M4: fmk=4MPa, modulo elastico della muratura E=6GPa, resistenza di progetto a taglio fvd=0.1 MPa - Spessore della parete: 300mm, lunghezza della parete 3m, altezza 3m - Azione assiale di compressione in SLU pari a: 200kN Nel primo caso si vuole verificare quanto si rinforzi il setto a flessione nel piano inserendo fasce verticali di 30cm di MBrace CFRP prive di fiocchi di ancoraggio. In questo modo si ottiene un incremento di momento resistente da circa 240 kN*m a 268 kN*m.

Fig. A.2.2 – Rinforzo flessione nel piano con strisce di tessuto MBrace CFRP senza connessure strutturali Applicando le connessure strutturali di ancoraggio, tecnica consigliata da BASF, si ottiene un incremento di momento resistente che passa da 240kN*m a 320 kN*m, vedi Fig. A.2.3.

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Fig. A.2.3 – Rinforzo a flessione nel piano con strisce di tessuto MBrace CFRP + connessure strutturali Si ponga attenzione al fatto che all’aumentare dello spessore del rinforzo diminuisce la tensione di lavoro ffd, l’incremento di resistenza che si ottiene non è assolutamente proporzionale al quantitativo di rinforzo, si veda il caso della Fig. A.2.4 dove si applicano 2 strati di MBrace CFRP ed il momento resistente risulta esse poco più di quello ottenibile con un solo strato.

Fig.A.2.4–Rinforzo a flessione nel piano con doppia striscia di tessuto MBrace CFRP + connessure strutturali RINFORZO CON BARRE MBar POSIZIONATE IN TASCHE VERTICALI Lo schema di intervento è quello di Fig. A.2.5 In questo tipo di intervento si pratica con flessibile o con strumento bilama, una incisione verticale nella muratura di 3x3cm. Questa tasca è prolungata con foro alle estremità per dare ancoraggio al rinforzo nei cordoli terminali. Il rinforzo consiste in una barra di carbonio MBar Galileo 8 che viene adesa al supporto tramite specifica resina epossidica Masterflow 935, oppure con malta cementizia espansiva Emaco Tixo Fiber, oppure con malta di calce ad alta resistenza Albaria Struttura. Il rinforzo verticale serve per la flessione nel piano (eventualmente anche per la flessione fuori dal piano) e può essere associato ad una fasciatura orizzontale oppure ad una

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ristilatura armata dei giunti per aumentare la resistenza a taglio nel piano. Le operazioni per la corretta posa sono: - Realizzazione della incisione per 3x3cm - Prosecuzione della tasca in foro diametro 20mm nei cordoli di estremità per almeno 15cm - Pulitura accurata del support e dei fori - Riempimento della tasca con Masterflow 935 oppure con Emaco Tixo Fiber (con preventiva saturazione del supporto con acqua nebulizzata) - Riempimento del foro con Concresive Fluido o con Masterflow 935 - Inserimento della bara MBar e rimozione della pasta / malta in eccesso - Applicazione di rasatura e/o intonaco di finitura per nascondere l’intervento alla vista

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SEZIONE A-A Intonaco esistente

MURO ESISTENTE

MBar Galileo 8 verticale in tasca 3x3cm riempita con Masterflow935 o Emaco Tixo Fiber o Albaria Struttura

Fig. A.2.5 – Prospetto della parete e sezione verticale per l’esempio 2

A.3 RINFORZO DI SETTI MURARI A TAGLIO NEL PIANO

A.3.1. Introduzione L’incremento di resistenza a taglio nel piano si raggiunge generalmente con una o più delle seguenti tecniche: D) inserimento di armatura metallica o in FRP all’interno dei giunti orizzontali e verticali E) placcaggio di strisce o reti di tessuto di carbonio o di vetro sulle pareti,

TELAIO IN C.A.

F) applicazione di “intonaco strutturale” con armatura metallica o in FRP all’interno SE POSSIBILE RISVOLTARE circa 100cm DENTRO

RETE FIBERNET

4 a 2

FINESTRA

circa 50cm

R C E N A A

2CHIODI SFIOCCATI /MQ

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Tasca 3x2 cm + MBar Galileo 8

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A.3.2. Rinforzo a taglio nel piano La famiglia dei materiali BASF per il rinforzo a taglio nel piano della muratura comprende: - LA malta strutturale di pura calce a media resistenza ed adesione al supporto ALBARIA STRUTTURA - LA malta strutturale di puro cemento ad alta resistenza ed adesione al supporto della linea EMACO FORMULA TIXO - LA malta strutturale di cemento e polimero ad alta resistenza ed adesione al supporto della linea EMACO 955 - I tessuti MBrace in carbonio e in vetro - Le barre in carbonio MBar - Le reti di carbonio e di vetro MBrace Fibernet Praticamente tutti i metodi di rinforzo attualmente riconosciuti dalla normativa possono essere coperti con i prodotti BASF. Vediamo insieme i concetti guida per la progettazione. Per quanto riguarda il contributo resistente a taglio nel piano sono tre le formule da impiegare Contributo in SLU della muratura esistente + intonaco a taglio trazione: Contributo in SLU dell’ armatura orizzontale a taglio trazione: Contributo in SLU a taglio compressione della muratura esistente + intonaco: Dove, con riferimento allo schema di Fig. A.3.1: - γRd=1.2 - d è la distanza tra il lembo compresso ed il baricentro del rinforzo a flessione - t è lo spessore totale della muratura esistente + lo spessore dell’intonaco strutturale (omogeneizzato a muratura) purchè fk10cm per il montaggio di perni di connessione - Pulitura accurata del supporto - Inghisaggio di perni di acciaio ad L, diametro e numero dipendono dalle caratteristiche del supporto, con MASTERFLOW 920 - Posa della rete zincata e fissaggio sui perni di cui sopra - Saturazione della superficie con acqua nebulizzata - Applicazione a spruzzo di ALBARIA STRUTTURA a coprire con almeno 1.5cm la rete di rinforzo - Staggiatura e fratazzatura per regolarizzare l’intonaco Lo spessore aggiunto di malta ALBARIA STRUTTURA, omogeneizzato a muratura con il rapporto tra i moduli elastici, aumenta direttamente il contributo VRdm di cui al paragrafo precedente.

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INTONACO STRUTTURALE REALIZZATO CON LA MALTA EMACO R955 E RETE IN ACCIAO Il vantaggio di un intonaco strutturale cementizio – polimero modificato è essenzialmente la più elevata adesione al supporto, il valore di fa, in sostanza, si massimizza al valore di rottura a trazione del blocco murario (se laterizio o pietra tufacea) con la limitazione di 2MPa (resistenza a trazione della malta Emaco R955) qualora la si impiegasse su supporti murari in pietra compatta. Le operazioni per la corretta realizzazione dell’intervento sono simili a quelle già indicate: - Spazzolatura energica dei giunti di malta esistenti - Realizzazione di fori diametro 10-12mm lunghezza >10cm per il montaggio di perni di connessione - Pulitura accurata del supporto - Inghisaggio di perni di acciaio ad L, diametro e numero dipendono dalle caratteristiche del supporto, con MASTERFLOW 920 - Posa della rete e fissaggio sui perni di cui sopra - Non è necessaria la saturazione della superficie con acqua nebulizzata - Spruzzo di EMACO R955 a coprire con almeno 1.5cm la rete di rinforzo - Staggiatura e fratazzatura per regolarizzare l’intonaco Lo spessore aggiunto di malta EMACO R955, omogeneizzato a muratura con il rapporto tra i moduli elastici, aumenta direttamente il contributo VRdm di cui al paragrafo precedente Note per il capitolato Nel seguito si presentano le voci di capitolato utili per la progettazione e la computazione.

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FASCIATURE CON TESSUTO MBRACE Lo schema di intervento è quello di Fig. A.3.2. Dato che il supporto non è mai perfettamente planare le operazioni per la corretta posa sono: - Spazzolatura energica dei giunti di malta esistenti - Realizzazione di fori diametro 10-12mm lunghezza >10cm per il montaggio di chiodi sfioccati - Pulitura accurata del supporto - Realizzazione di connessure strutturali con MBrace Connect fissato utilizzando CONCRESIVE FLUIDO - Posa di uno strato di EMACO R955 M con spatola americana, forzando la malta ad entrare nei giunti a realizzare uno strato planare di circa 1cm di spessore per la posa delle fasce orizzontali e per quelle verticali di estremità - Applicazione della fasciatura MBrace CFRP ad alta resistenza - Immediato sfiocco dei perni di connessione MBrace Connect sopra ai tessuti e resinatura finale - Spolvero di sabbia sull’ultimo strato di resina ancora fresca - Applicazione dell’intonaco di finitura Le modalità di calcolo sono simili a quelle già presentate per il caso precedente, si consiglia a questo riguardo l’uso del software BASF – taglio nel piano. La schermata dei risultati può essere salvata ed inserita nella relazione di calcolo perché riporta tutti i dati che servono per giustificare le verifiche.

Note per il capitolato Nel seguito si presentano le voci di capitolato utili per la progettazione e la computazione. Inserire voce di capitolato: MBRACE CONNECT CONCRESIVE FLUIDO EMACO R955 MBRACE CFRP ad alta reistenza

RINFORZO CON BARRE MBar POSIZIONATE IN TASCHE VERTICALI Veniamo ad un esempio pratico: - Muratura in blocchi di laterizio pieno di buona qualità + malta di giunto M4: fmk=4MPa, modulo elastico della muratura E=6GPa, resistenza di progetto a taglio fvd=0.1 MPa - Spessore della parete: 300mm, lunghezza della parete 3m, altezza 3m - Azione assiale di compressione in SLU pari a: 200kN Nel primo caso si vuole verificare quanto si rinforzi il setto a taglio nel piano inserendo fasce orizzontali di 30cm di MBrace CFRP dentro e fuori prive connessure strutturali e non chiuse a cintura, vedi Fig. A.3.2. In questo modo si ottiene un incremento di momento resistente da circa 60 kN a 73 kN.

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Fig. A.3.2 – Rinforzo flessione nel piano con strisce di tessuto MBrace CFRP senza connessure strutturali Applicando gli sfiocchi di ancoraggio, tecnica consigliata da BASF, si ottiene un incremento di taglio resistente che passa da 60kN a 76 kN, vedi Fig. A.3.3.

Fig. A.3.3 – Rinforzo a flessione nel piano con strisce di tessuto MBrace CFRP + connessure strutturali Si ponga attenzione al fatto che all’aumentare dello spessore del rinforzo diminuisce la tensione di lavoro ffd, l’incremento di resistenza che si ottiene non è assolutamente proporzionale al quantitativo di rinforzo, si veda il caso della Fig. A.3.4 dove si applicano 2 strati di MBrace CFRP ed il taglio resistente risulta esse poco più di quello ottenibile con un solo strato: 82 kN.

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Fig.A.3.4–Rinforzo a flessione nel piano con doppia striscia di tessuto MBrace CFRP + connessure strutturali Il miglioramento della performance si ottiene, invece, ponendo le fasce a cintura, la Fig. A.3.5 ci mostra cosa accade quando risvoltiamo il tessuto e lo richiudiamo su se stesso: 141 kN raddoppiata la resistenza. Lo spigolo dove viene risvoltata la fibra deve avere un raggio di curvatura >30mm.

Fig.A.3.5– Massimizzare l’intervento applicando fasce a cintura.

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1

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Fig. A.3.6 – Prospetto della parete e sezione verticale per l’esempio 1

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RINFORZO CON BARRE MBar POSIZIONATE IN TASCHE VERTICALI

B. RINFORZO VOLTE CILINDRICHE IN MURATURA B.1 RINFORZO A FLESSIONE DI VOLTA CILINDRICA DA SOTTO

Il rinforzo delle volte dall’intradosso è comunemente risolto con incollaggio di strisce di tessuto MBrace. Il rinforzo siffatto ha i seguenti vantaggi: - Spessore ridotto, si nasconde tutto nello spessore dell’intonaco - Leggerezza: non si aumentano le masse, non si modificano le forme non cambia la risposta elastica della struttura che viene rinforzata - Si ottengono molteplici vantaggi che sono riportati nella tab. a fianco. E’ fondamentale però conoscere le proprietà meccaniche della muratura portante e la sua geometria perché la sollecitazione reale da assorbire dipende fortemente dalle predette caratteristiche. Per supporto in situ contattate il servizio tecnico.

Richiesta

Incremento del momento resistente in SLU Incremento della capacità deformativa in SLU Incremento della capacità portante M/N Controllo dello stato fessurativo di intradosso

Risultato con MBrace CFRP?

Risultato con MBrace Vetro? SI

SI’ SI SI’

SI’

Poco significativo

SI’

Poco significativo

Nella disposizione del rinforzo vanno rispettate le seguenti regole generali: Rimuovere bene la polvere sulla superficie che deve essere rinforzata Rimuovere i carichi accidentali e tutti quei carichi che si vogliono in parte far assorbire dal rinforzo Applicare il tessuto sulla struttura portante, se la muratura è intonacata con intonaco di qualità scadente (cioè con resistenza a compressione 10cm per il montaggio di perni di connessione - Pulitura accurata del supporto - Inghisaggio di perni di acciaio ad L, diametro e numero dipendono dalle caratteristiche del supporto, con MASTERFLOW 920 - Posa della rete metallica (se utilizzo EMACO R955) o di rete metallica zincata (se utilizzo ALBARIA STRUTTURA) e fissaggio sui perni di cui sopra - Non è necessaria la saturazione della superficie con acqua nebulizzata se si utilizza EMACO R955 - Spruzzo di EMACO R955 oppure di ALBARIA STRUTTURA a coprire con almeno 1,5 cm la rete di rinforzo - Staggiatura e fratazzatura per regolarizzare l’intonaco Le operazioni per la corretta realizzazione della cappa strutturale se si utilizza EMACO SFR sono: - Spazzolatura energica dei giunti di malta esistenti - Pulitura accurata del supporto - saturazione della superficie con acqua nebulizzata - applicazione per colaggio di EMACO SFR Staggiatura e fratazzatura per regolarizzare l’intonaco

D.2. RINFORZO DELL’ARCO DALL’INTRADOSSO

D.2.1 Introduzione La Tab. 1 presenta le motivazioni che inducono al rinforzo ed il materiale più indicato per raggiungere lo scopo Richiesta Incremento del momento resistente in SLU

Tecnica più indicata Placcaggio con tessuto MBrace CFRP Nelle zone dove esiste trazione

Vantaggi principali Nessun incremento delle dimensioni e delle masse Il rinforzo è nascosto alla vista

Incremento del taglio resistente in SLU Incremento della capacità deformativa in SLU

Inserimento di barre Mbar in tasca

Ottimizzazione del rinforzo

Tecniche miste MBar / MBrace Iniezione da sotto

Grande adesione al supporto

Placcaggio con tessuto MBrace Alta Resistenza + MBrace Connect su tutto lo sviluppo dell’arco

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Nessun incremento delle dimensioni e delle masse

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E’ fondamentale però conoscere le proprietà meccaniche della muratura portante e la sua geometria perché la sollecitazione reale da assorbire dipende fortemente dalle predette caratteristiche. Per supporto in situ contattate il servizio tecnico. Nella disposizione del rinforzo vanno rispettate le seguenti regole generali: Rimuovere bene la polvere sulla superficie che deve essere rinforzata Rimuovere i carichi accidentali e tutti quei carichi che si vogliono in parte far assorbire dal rinforzo Applicare il tessuto sulla struttura portante, se la muratura è intonacata con intonaco di qualità scadente (cioè con resistenza a compressione fmk (resistenza caratteristica a compressione della muratura)

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F. RINFORZO PER CINTURAZIONE DI PIANO F.1 CINTURAZIONE DI PIANO CON MBRACE FRP La cinturazione di piano è una tecnica molto efficace per migliorare il comportamento di insieme dei setti murari perimetrali. Si tratta di applicare una fasciatura orizzontale richiusa su se stessa proprio come una cintura intorno al corpo. La cinturazione si esegue con tessuto MBrace FRP, tessuto unidirezionale che viene formato in cantiere mediante impregnazione con la specifica resina del sistema MBrace.

F.1.1. Regole generali di intervento Le regole generali sono: Smussatura degli spigoli con raggio minimo di 4cm Realizzazione di fori inclinati verso il basso per i connettori di ancoraggio da porre in corrispondenza di incrocio di setti ortogonali sulla parete perimetrale Spazzolatura energica dei giunti che sono interessati dalla posa della cinturazione Rimozione accurata della polvere, inserimento di MBrace Connect nei fori prima realizzati e riempimento del foro con colaggio di CONCRESIVE FLUIDO Rasatura del supporto se esso è irregolare, la rasatura ha lo spessore minimo necessario per realizzare la pareggiatura del supporto, si esegue con materiale ad elevato potere adesivo: CONCRESIVE PASTA, oppure EMACO R955; Se si impiega il CONCRESIVE PASTA non si attende la stagionatura del prodotto ma si procede subito alla stesa del rinforzo fibroso, per gli altri materiali si devono attendere alcuni giorni di stagionatura Stesa del rinforzo MBrace FRP con sovrapposizione finale di almeno 25cm Sfioccatura di MBrace Connect e resinatura con MBrace ADESIVO

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-

Stesa di sabbia di quarzo sull’ultimo strato di resina ancora fresca, se la cintura deve essere coperta dall’intonaco. Applicazione dell’intonaco di copertura

Fig-.F.1.1 – Posa della cinturazione sullo spigolo

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La Fig.F.1.2 presenta il caso classico della cinturazione di piano di un campanile.

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Fig.F 1.3 – Cinturazione di piano con copertura di intonaco

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G INGHISAGGI G.1. INGHISAGGIO DI ARMATURA IN PARAMENTI MURARI Si ricorre all’inghisaggio di armatura in elementi murari per una serie di ragioni quali ad esempio: necessità di ricollegare setti murari spaccati, lesioni da bloccare, aggancio di nuovi elementi strutturali alla muratura esistente ecc. L’inghisaggio deve garantire la massima aderenza possibile al supporto. Esiste però una grandissima variabilità delle proprietà meccaniche delle diverse murature e la prestazione varia anche in funzione della posizione dove viene realizzato il foro. Se il foro è posto nel giunto di malta o se è posto nel blocco murario la prestazione è notevolmente differente. BASF mette a disposizione una serie di prodotti specifici per l’inghisaggio. Si riassumono nel seguito in ordine decrescente di perfomance meccaniche: - MASTERFLOW 935 – Ancoraggio chimico a base di resina epossidica - MASTERFLOW 920 SF – Ancoraggio chimico in cartuccia a base di resina metacrilato - MASTERFLOW 920 – Ancoraggio chimico in cartuccia a base di resina vinilestere - EMACO S55 – Malta fine cementizia espansiva - MACFLOW – Boiacca cementizia espansiva - MASTERFLOW 915 SF – Ancoraggio chimico in cartuccia a base di resina poliestere - ALBARIA INIEZIONE – Boiacca di calce ad alta resistenza tipo M15 Proprietà Rapido indurimento Sensibilità alla temperatura Diametro del foro Adesione al supporto

Masterflow 935 48h

Masterflow 920SF 48h

Masterflow 920 48h

Boiacca Mac Flow 4gg

Emaco S55 4gg

Masterflow 915 SF 72h

Albaria Iniezione 28gg

< 90°C

< 75°C

< 75°C

< 250°C

< 300°C

< 60°C

20MPa Pietra di fiume compatta Malta di giunto M5 Malta di giunto M15

Masterflow 935 τmax, ad-m MPa 0.8 - 1.3 1.0 - 2.0 2.0 - 2.5 3.0 -4.0 4.0 – 5.0 4.5 - 5.5 1.0 - 1.5 1.8 - 2.2

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Il secondo parametro è ottenuto con prove di laboratorio con supporto di elevata resistenza. Questi dati sono riportati nelle schede tecniche dei summenzionati prodotti. La formula per conoscere la forza che un generico ancorante è in grado di sopportare in condizioni di Stato Limite Ultimo Fd è data dalla relazione:

Fd = min(

πφ f τ max,ad − m 2

Lanc Φ i Φ m ,

πφbτ max,ad − s 2

Lanc )

Dove: • φf è il diametro del foro • φb è il diametro della barra di ancoraggio • Lanc è la lunghezza di ancoraggio • Φi è un fattore riduttivo