Rinforzo sismico di elementi strutturali in calcestruzzo con ringrosso della sezione

Premessa

Nel mondo delle costruzioni industriali e commerciali, la pratica di realizzare un ringrosso strutturale è diventata sempre più comune per riabilitare e rinforzare le strutture esistenti. Tramite questa pratica è infatti possibile rinforzare varie strutture in calcestruzzo come travi, solai, pilastri, pareti e ponti (vedere la Figura 1).



Per la progettazione di queste strutture composite, un punto critico risulta essere il trasferimento degli sforzi interni lungo l’interfaccia tra il vecchio e il nuovo strato di calcestruzzo. In particolar modo, per garantire la sicurezza strutturale, è necessario che gli sforzi di taglio siano adeguatamente trasferiti lungo l’interfaccia che si viene a creare tra i due strati di calcestruzzo (gettati in tempi diversi).

La Figura 2a illustra la distribuzione degli sforzi nella trave laddove non si verifica il trasferimento degli sforzi di taglio (interfaccia senza connettori). In questo caso, i due strati di calcestruzzo sono tra loro svincolati e si comportano in maniera indipendente. Tuttavia, si noti che si tratta di una semplificazione: tra i due strati di calcestruzzo si viene comunque a creare un’adesione (seppur minima) anche nel caso in cui non si utilizzino connettori a taglio.

Di solito, per rinforzare e/o adeguare le strutture esistenti, si utilizzano i connettori a taglio post-installati (vedere Figura 2b). Ciò consente, ad esempio, di ampliare in una sezione trasversale le zone di compressione e/o di trazione dovute alla flessione (rinforzo strutturale) o di ripristinare le altezze originarie di queste zone tese e/o compresse (ristrutturazione), vedere la Figura 2b.

Progettazione di connettori a taglio secondo EOTA TR 066, il metodo Hilti E le differenze con EN 1992-1-1 (EC2)

L’attuale normativa Europea per la progettazione di strutture in cemento armato EN 1992-1-1 (EC2) [2] illustra le regole per progettare la capacità a taglio dei giunti calcestruzzo/calcestruzzo di elementi semi prefabbricati. Tuttavia, per la progettazione dell'interfaccia armata con connettori a taglio post-installati, sono disponibili metodologie più appropriate: il metodo proposto dall'EOTA TR066 (“Design and requirements for construction works of post-installed shear connection for two concrete layers” [1]) e il metodo HILTI, basato su uno studio di Parielaki  [3].
 
Mentre la EN 1992-1-1 (EC2) [2] prende in considerazione solo la coesione, le sollecitazioni esterne che comprimono l'interfaccia e l'attrito; le nuove linee guida EOTA TR 066 [1] e il metodo Hilti [3] considerano anche il contributo dell’effetto spinotto (dowel effect) dei connettori a taglio post-installati.
 
Inoltre, la EN 1992-1-1 (EC2) [2] presuppone un'armatura avente una lunghezza di ancoraggio "adeguata" (ambo i lati dell’interfaccia). Per questa ragione si ipotizza che la rottura avvenga esclusivamente per snervamento dell’acciaio.  Al contrario, EOTA TR 066 considera le singole modalità di cedimento dei connettori post-installati. Di conseguenza, quando si esegue la verifica a taglio all’interfaccia, viene utilizzata la sollecitazione dell'acciaio σs calcolata dalla resistenza progettuale a trazione anziché la tensione di snervamento del connettore. La resistenza a trazione di progettazione è pari alla resistenza minore tra quelle valutate e calcolate tenendo conto di tutti i possibili tipi di rottura secondo EN 1992-4 [11].

Per progettare secondo EOTA TR 066 [2], i prodotti devono essere qualificati ETA secondo il relativo documento di valutazione Europea EAD

L'EOTA TR066 [1] viene usato per la progettazione di sezioni soggette a forze statiche, sismiche e di fatica utilizzando connettori a taglio (a piolo/con testa) con ETA basata su EAD 332347-00-0601 [4] o EAD 332347-00-0601-v01 [5].

Il Metodo Hilti invece è applicabile per la progettazione di sezioni soggette a forze statiche e sismiche, con barre post-installate piegate.

Connettori a taglio post istallati

È disponibile un'ampia gamma di connettori a taglio post-installati. La Figura 3 fornisce una panoramica dei connettori a taglio Hilti riassumendo le loro proprietà tecniche e ed elencando le possibili applicazioni. La Figura 4 fornisce invece alcuni esempi di installazione.

Progettare in maniera efficiente: PROFIS Engineering – Modulo Sovrapposizione Calcestruzzo (Overlay)

Hilti ha recentemente introdotto un nuovo modulo in PROFIS Engineering chiamato overlay. Le connessioni a taglio post-installate possono ora essere calcolate ed analizzate in un modo più rapido e semplice seguendo sia l'approccio TR066 che il metodo Hilti (con il relativo portafoglio di soluzioni Hilti).

Se desideri utilizzare PROFIS Engineering con il nuovo modulo Sovrapposizione calcestruzzo (Overlay) cominciando a progettare seguendo il metodo TR066 e metodo Hilti, vai nel link sotto (Modulo nuovo disponibile dalla seconda settimana di luglio 2022):

 
Per chiarimenti e ulteriori dettagli, puoi fare una domanda direttamente ai nostri tecnici utilizzando l’apposita sezione della nostra comunità di ingegneria - ASK Hilti o lasciando un commento qui sotto.

Bibliografia

[1] EOTA, TR066 "Design and requirements for constructions works of post-installed shear connection for two concrete layers", Amended November 2020.
[2] EN 1992-1-1:2004: Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings.
[3] Vasiliki Palieraki, Elizabeth Vintzileou, Giovacchino Genesio, Roberto Piccinin: "Shear behaviour of interfaces within repaired/strengthened RC elements subjected to cyclic actions", 2018.
[4] EAD 332347-00-0601: Connector for strengthening of existing concrete structures by concrete overlay.
[5] EAD 332347-00-0601-v01: Connector for strengthening of existing concrete structures by concrete overlay: behaviour under seismic action.