rinforzi e placcaggi mediante fibre di carbonio

STUDIO TECNICO DI INGEGNERIA
Ing. CLAUDIO CONTINI
Via B.RAMENGHI, 16 – 40133 BOLOGNA
Tel.: 051/6152345 – Fax: 051/431824
www.studioingcontini.it - e-mail: [email protected]
Titolare:
Dott. Ing. CLAUDIO CONTINI
(N° di iscrizione all’Ord. degli Ing. della Prov. di BO: 5777/A)
Collaboratori:
Dott. Ing. ANDREA BENEDETTI
(N° di iscrizione all’Ord. degli Ing. della Prov. di BO: 7105/A)
Dott. Ing. MARCO SARTI
(N° di iscrizione all’Ord. degli Ing. della Prov. di BO: 7719/A)
Rinforzo con CFRP di Pilastri soggetti ad uno sforzo di
pressoflessione retta (“N” con grande eccentricità)
Bologna, 23/04/2008
Ubicazione dell’Intervento
Ristrutturazione di un capannone industriale per realizzazione di nuove unità abitative
Stato di Fatto
Struttura Portante: TELAIO IN CEMENTO ARMATO
Stato di Fatto
Stato di Progetto
Problematiche Strutturali
1) Conservazione della
sagoma esterna del
fabbricato esistente
2) Inserimento di due
nuovi solai
3) Spostamento delle
catene esistenti
SOLUZIONE:
Realizzazione di un
GROSSO
nuovo
telaio in c.a.
PROBLEMA
!!
indipendente
da quello
esistente (interno e
giuntato ad esso)
Soluzione Strutturale Proposta
NUOVO TELAIO IN C.A.
INDIPENDENTE DA
QUELLO ESISTENTE
SPOSTAMENTO DELLE
CATENE ESISTENTI
[Abbassamento di 100 cm]
N.B.: lo spostamento della
catena si è reso necessario
per rendere fruibili gli
ambienti a secondo piano !!
SOLUZIONE
PROGETTUALE
MEDIANTE “CFRP”
Analisi del Problema
1) Le catene devono fare parte della struttura esistente in c.a..
- Catene da ancorare ai pilastri esistenti del primo piano
- Pilastri con stato di sollecitazione differente da quello originario.
2) E’ necessario conoscere le caratteristiche geometriche e meccaniche della
struttura esistente.
Elaborati strutturali di progetto
Rilievi e saggi in loco
DATI NECESSARI:
- Dimensioni dei pilastri esistenti e loro armatura + classe dei materiali utilizzati;
- Dimensione delle catene esistenti e loro passo;
- Pacchetto strutturale di copertura.
Analisi del Problema
DATI OTTENUTI DAI SAGGI EFFETTUATI:
- PILASTRI ESISTENTI:
Lato interno
Lato esterno
Analisi del Problema
DATI OTTENUTI DAI SAGGI EFFETTUATI:
- CATENE ESISTENTI: f24 aventi interasse di 2.15 m
Analisi del Problema
DATI OTTENUTI DAI SAGGI EFFETTUATI:
- COPERTURA ESISTENTE: Copertura in “Latero-Cemento” gettata in opera
Altezza strutturale: (12+8)=20 cm {pignatte: h=12cm ; soletta: s=8cm}
Larghezza travetti (con fondello in laterizio): 20 cm
Armatura singolo travetto: 2f6 ad intradosso + rete elettrosaldata ad estradosso
Larghezza pignatte: 32 cm
Analisi del Problema
VALUTAZIONE DEL NUOVO STATO DI SOLLECITAZIONE DEI PILASTRI
Copertura Esistente
Catene Esistenti
da abbassare
(passo: 2.15m)
Trave di Gronda
V
R
H
Interasse
Nuova
Struttura
Pilastri
C  H  hdall’Esistente
 H  1.00m
staccata
Esistenti 
NUOVA POSIZIONE
DELLE CATENE
(Nuovo Passo: 4.30m)
Pilastro
Esistente
H
Analisi del Problema
- ANALISI DEI CARICHI DELLA COPERTURA
Carichi Permanenti (peso proprio + guaina + manto di copertura):
Carichi Accidentali (neve): Qk = 1.3 KN/m2
Gk = 3.7 KN/m2
n


Fd   g Gk   p Pk   q Q1k    0i Qik    1.4  Gk  1.5  Qk  7.13KN / m2
i 2


- SCHEMA STATICO (si ragiona su un metro lineare di copertura):
p* = 7.13 KN/m ; l = 10.20 m ; f = 2.60 m
V* = 36.36 KN
H* = 35.66 KN
Analisi del Problema
V* = 36.36 KN
H* = 35.66 KN
Sono valori per metro
lineare di copertura !!
V
R
H
C  H  h  H  1.00m
H
Essendo: ipilastri = 4.30 m
V = V*·ipilastri = 156.36 KN
H = H*·ipilastri = 153.34 KN
C  H  h  H  1.00m  153.34KNm
Analisi del Problema
DOMINIO
DI RESISTENZA
“M-N”
IL GENERICO PILASTRO
ESISTENTE
RISULTA
SOLLECITATO DA UNO
SFORZO DI PRESSOFLESSIONE (cioe’, con un “N” altamente eccentrico)
N = V = 156.36 KN
M = C = 153.34 KNm
e = M/N = 0.98 m
Soluzione del Problema
M Sd  M Rd  NSd 
RINFORZO DEI PILASTRI ESISTENTI MEDIANTE “CFRP”
Rinforzo longitudinale con “CFRP”
applicando una o più lamelle su uno
o più strati al lembo teso di tutti i
pilastri da rinforzare (lato interno)
+
Confinamento di tutti i pilastri
mediante uno o più strati di tessuto
di composito fibrorinforzato
(fasciatura mediante “CFRP”)
INCREMENTO DELLA RESISTENZA ULTIMA DI
TUTTE LE MEMBRATURE PRESSOINFLESSE
Soluzione del Problema
Riferimento Normativo: CNR-DT 200/2004 – “Istruzioni per la Progettazione,
l’Esecuzione ed il Collaudo di Interventi di Consolidamento
Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati”
M Sd  M Rd  N Sd 
Procedura di
verifica seguita !!
Soluzione del Problema
dove:
f cd 
0.83  Rck
c
solo se la membratura NON risulta confinata !!!
Qualora la membratura in c.a. risulti “confinata”, in luogo di “fcd” bisogna considerare
“fccd” (resistenza di progetto del calcestruzzo confinato) attraverso la relazione:
dove:
Soluzione del Problema
Note le caratteristiche geometriche e le proprietà meccaniche
del rinforzo si procede iterativamente come sotto riportato:
RELAZIONE SODDISFATTA ???
SI
Il rinforzo previsto risulta sufficiente.
NO
Bisogna modificare le
caratteristiche geometriche e/o le
proprietà meccaniche del rinforzo e
reiterare il ciclo appena esposto.
Soluzione del Problema
Implementazione generalizzata delle formule per la verifica di elementi in c.a.
rinforzati mediante “CFRP” (secondo le istruzioni della CNR-DT 200/2004):
 in funzione delle caratteristiche geometriche e delle proprietà meccaniche della
membratura in c.a. da rinforzare;
 in funzione delle caratteristiche geometriche e delle proprietà meccaniche del
rinforzo adottato;
 in funzione della modalità di disposizione del rinforzo previsto;
 in funzione del tipo di rinforzo necessario per l’elemento in questione (flessione,
taglio, sforzo normale centrato e/o sforzo normale eccentrico);
Foglio di Lavoro con “Microsoft EXCEL”
Verifica Rinforzi “A
FLESSIONE”
Verifica Rinforzi “A
TAGLIO”
Verifica Rinforzi per
“N-ECCENTRICO”
Verifica Rinforzi per
“N-CENTRATO”
Soluzione del Problema
Rinforzo Longitudinale in Carbonio
“Armoshield” LAMELLE CFK 160/2000
Rinforzo fibroso “Armoshield” in Carbonio
Tessuto Unidirezionale U330
Soluzione del Problema
In base ai saggi
effettuati !!
Soluzione del Problema
> 0.05 (per CNR-DT 200/2004)
Soluzione del Problema
essendo:
VSd = H =153.34 KN
Soluzione del Problema
GRAZIE PER LA VOSTRA ATTENZIONE
STUDIO TECNICO DI INGEGNERIA
Ing. CLAUDIO CONTINI
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