Microbeton HTE: l'ultima frontiera in materia di risanamento e rinforzoTravi e pilastri messi in sicurezza (anche di fronte ai sismi) grazie a un'incamiciatura innovativa



Dal laboratorio di innovazione nei materiali dell'Istituto Italiano per il Calcestruzzo e di Tekna Chem Group arriva il supercalcestruzzo microrinforzato denomintao Microbeton HTE: una soluzione rivoluzioniaria sia per le opere infrastrutturali, sia per quelle di edilizia, soprattutto in chiave antisismica. Del primo aspetto si occupa una cronaca tecnica pubblicata sul numero speciale di leStrade dicembre, che potete scaricare in versione integrale cliccando su questo link. Del secondo, invece, un approfondimento tecnico esclusivo, che ci arriva dall'Istituto Italiano per il Calcestruzzo e dal network di Concretezza, la manifestazione permamente sulla qualità costruttiva organizzata da Silvio Cocco con Valeria Campioni. Lo presentiamo qui di seguito. istic.it

di Rocco Antonio Gravinese, Ingegnere

Il problema del risanamento e rinforzo con eventuale adeguamento sismico, sia degli edifici esistenti in c.a. che delle opere infrastrutturali in c.a. ad armatura lenta, è di grande attualità dal momento che riguarda la maggior parte delle opere in c.a. realizzate a partire dal primo Dopoguerra fino agli inizi degli anni Ottanta. Si tratta, in genere, di strutture non concepite come sismo-resistenti con diffusi difetti costruttivi e costituite da calcestruzzo poco performante, poco compatto e quindi molto permeabile all’acqua e all’aria. Di conseguenza, le strutture di c.a. realizzate nel periodo suddetto, in genere sono fortemente degradate, ossia con armature ossidate e conseguente perdita nello strato di ricoprimento in cls (il cosiddetto copriferro).

Le strutture verticali di c.a., quali pilastri e piloni, realizzate nel periodo, inoltre, essendo state concepite per resistere essenzialmente alle sole sollecitazioni gravitazionali, sono anche poco resistenti alle sollecitazioni di tipo flesso tagliante; i telai di c.a. pertinenti agli edifici realizzati nel periodo anzidetto, presentano poi il tipico schema di "Trave Forte E Pilastro Debole" e di conseguenza, nel caso di sollecitazioni di origini sismiche, la crisi del telaio di c.a. avverrà per formazione di cerniere plastiche nei pilastri (meccanismo di rottura molto fragile).

In ragione di questo quadro, le tecniche di rinforzo e di recupero materico soprattutto dei pilastri e dei piloni di c.a. sono di grande interesse e di grande importanza in quanto proprio i pilastri e i piloni rivestono un ruolo primario nel fronteggiare le sollecitazioni di origine sismica. 

Una soluzione efficace a queste problematiche offerta dalla tecnica attuale può essere considerata il micro-calcestruzzo micro-armato Microbeton HTE, particolarmente durabile, praticamente impermeabile all’acqua e all’aria e prestante sia rispetto alle sollecitazioni normali di compressione e di trazione, sia rispetto alle sollecitazioni tangenziali di interfaccia, quale l’adesione all’acciaio di nuovo impianto e l’adesione ai vecchi supporti di c.a. di strutture preesistenti.

(descrizione)

Ma forniamone un identikit tecnico: 

  • Resistenza a compressione a 28 gg: 150 MPa 
  • Resistenza a trazione a 28 gg: 8,5 MPa
  • Resistenza a flesso-trazione a 28 gg: 38 MPa
  • Resistenza a taglio a 28 gg: 16 MPa
  • Modulo elastico: 38 GPa
  • Energia di frattura: 32.500 N/m
  • Ritiro endogeno < 0,05%
  • Profondità di carbonatazione: nulla (impenetrabile sia all'aria che all'acqua)
  • Adesione al supporto su calcestruzzo: > 2,4 MPa.

Queste caratteristiche rendono particolarmente interessante e vantaggiosa la strategia di risanamento materico e di rinforzo dei pilastri e dei piloni esistenti di c.a. con la tecnica della camicia in Microbeton HTE.

L' incamiciatura tradizionale prevede infatti:

1) Rimozione del cls ammalorato, in genere la rimozione di uno strato di circa 3 cm;

2) Spazzolatura dei ferri di armatura corrosi, successiva applicazione di sostanze protettive dei ferri di armatura residuati alla pulizia;

3) Montaggio di ferri di armatura pertinenti al ringrosso del pilastro;

4) Montaggio di connettori metallici per rendere solidale il rivestimento di nuovo impianto (jacket) al nucleo del pilastro preesistente (core);

5) Applicazione di resina a lentissima presa per incollaggio del nuovo cls (jacket)  al vecchio supporto di cls preesistente (core);

6) Montaggio delle casseforme e successivo getto di cls (jacket);

7) Infine, realizzazione di ringrosso del pilastro di circa 15 cm su ciascun lato con sensibile aumento sia della massa che della rigidezza e quindi della sollecitazione sismica agente sul pilastro consolidato.

L'incamiciatura innovativa con Microbeton HTE prevede invece:

1) Rimozione del cls ammalorato, in genere la rimozione di uno strato di circa 3 cm di cls;

2) Spazzolatura dei ferri di armatura corrosi;

3) Montaggio dei ferri di ancoraggio ai nodi e di lamiere di placcaggio al piede e in testa al pilastro;

4) Montaggio di casseforme contenitive a perimetro del nuovo rivestimento in HTE e successiva iniezione di micro calcestruzzo micro armato per formazione della nuova incamiciatura;

5) Infine, realizzazione di ringrosso del pilastro di circa 3 cm su ciascun lato con trascurabile aumento sia della massa che della rigidezza e quindi della sollecitazione sismica agente sul pilastro consolidato.

Concludendo, il pilastro incamiciato con Microbeton HTE oltre a essere perfettamente risanato e protetto dal degrado materico, risulta essere molto più resistente e localmente più duttile (rotazione di corda in zona critica nel pilastro incamiciato sensibilmente aumentata rispetto al pilastro originario non degradato).

Tutto ciò è di particolare interesse nel caso di piloni e pilastri avente schema a mensola che oltre al risanamento materico necessitano di adeguamento e/o miglioramento sismico. Ancora più interessanti sono i risultati ottenibili nel caso di pilastri appartenenti a telai che presentano il tipico schema di "Trave Forte E Pilastro Debole" dove la crisi della struttura soggetta a sollecitazioni sismiche avviene per formazione di cerniera plastica nel pilastro. In detti telai, l’incamiciatura dei pilastri con Microbeton HTE e il placcaggio dei nodi trave-pilastro inibisce la formazione di cerniere plastiche nel pilastro e/o rottura a taglio del nodo e promuove la formazione di cerniere plastiche nelle travi. In sintesi, nei telai di c.a. si promuove l’attivazione di uno schema tipicamente antisismico ossia "Pilastro Forte E Trave Debole" con sensibile miglioramento della duttilità e della resistenza della struttura rispetto alle sollecitazioni di origini sismiche.

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