Tecniche di rinforzi e consolidamento per strutture industriali in cemento armato

Il cemento armato, largamente utilizzato nel settore edilizio e per la costruzione di impianti e silos industriali, è spesso impiegato anche nell’ambito infrastrutturale per la realizzazione di ponti e viadotti.

La sicurezza delle strutture è un tema di grande attualità, soprattutto dopo gli eventi catastrofici, che, purtroppo, hanno caratterizzato gli ultimi decenni. Il crollo di ponti e gli episodi di cedimenti avvenuti a seguito di scosse sismiche hanno fatto riemergere l’importanza della manutenzione strutturale ai fini della sicurezza.

Parliamo di strutture che avevano già manifestato lesioni, crepe o fenomeni evidenti di degrado, purtroppo sottovalutati.

In questi casi, infatti, è importante intervenire con opere di consolidamento strutturale e rinforzi, per ripristinare i danni ed impedire cedimenti o collassi.

Quando serve un consolidamento strutturale?

Le strutture in cemento armato possono manifestare fenomeni di degrado a causa dell’usura dei materiali di costruzione utilizzati, dell’esposizione costante all’ambiente esterno e ai fenomeni atmosferici, e di eventi imprevedibili, come terremoti, incendi, ecc.

Quando le strutture manifestano fenomeni di degrado, crepe, fessurazioni, distacco di intonaco, alterazioni, lesioni importanti, è necessario ispezionarle e definire un intervento appropriato di manutenzione per ripristinare le strutture danneggiate, bloccare i fenomeni di degrado e rinforzare la resistenza delle strutture, per recuperare la funzionalità dell’edificio.

Metodi di ripristino del cemento armato

Dopo un’analisi preliminare sullo stato delle strutture, a seconda del caso specifico, dello stato di degrado rilevato, dei materiali e della geometria architettonica, si stabilisce il metodo di ripristino del cemento armato con tecniche e materiali idonei.

Normalmente, le operazioni di consolidamento delle strutture in calcestruzzo prevedono il rinforzo di travi, pilastri, fondazioni e solai.

I rinforzi strutturali possono essere realizzati mediante placcaggi, ringrossi o incamiciatura, integrazioni e ricostruzioni di parti mancanti con idonee malte preconfezionate e appositamente studiate, speciali resine, o sistemi più moderni come quelli delle fibre di carbonio.

Fibre di carbonio (FRP) per il rinforzo strutturale

I sistemi in fibre di carbonio (FRP – Fiber Reinforced Polymers) sono utilizzati nell’ambito edilizio per il consolidamento delle strutture, il rinforzo di travi, pilastri, pareti, solai, e nelle opere di adeguamento sismico.

Sono materiali compositi, costituiti da fibre di carbonio combinate con resine epossidiche, che fungono da matrice polimerica.

Possono essere in tessuti, lamine o barre, e hanno la caratteristica di essere molto sottili, leggeri e resistenti.

Vengono progettati e realizzati appositamente, in base alle strutture specifiche da rinforzare, e sono adatti sia per interventi di rinforzo localizzati, che per opere più ampie.

Nello specifico, possono essere utilizzati per:

• rinforzi di strutture lesionate, degradate, danneggiate da incendi o con armature corrose,
• rinforzo di pilastri,
• consolidamento o aumenti di portata di solai e travi,
• adeguamenti e miglioramenti sismici, con aumento dei carichi,
• modifiche di destinazione d’uso delle strutture con aumento dei nuovi carichi,
• correzione di errori di costruzione.

I sistemi di rinforzo con fibre di carbonio si distinguono per diversi aspetti vantaggiosi:

• elevata prestazione e resistenza meccanica,
• resistenza agli agenti chimici, esterni e alle alte temperature,
• non alterano la geometria delle strutture e non ne incrementano la volumetria,
• elevata capacità di adesione alle strutture e si adattano alle varie forme strutturali,
• estrema leggerezza e resistenza, tanto da non provocare aumenti di carichi,
• elevata resistenza alla corrosione, e, quindi, adatti per l’impiego in ambienti umidi,
• elevata durabilità,
• capacità di isolamento termico,
• reversibilità, perché, se necessario, possono essere rimossi anche a distanza di anni.

Come avviene il rinforzo delle strutture con le fibre di carbonio?

Per prima cosa, si provvede alla pulizia del supporto e delle superfici da qualsiasi materiale in fase di distacco, residui, calcestruzzo ammalorato, mediante adeguate tecniche di pulitura quali idroscarifica e sabbiatura.

Successivamente, si procede con la rimozione della ruggine dai ferri d’armatura, il trattamento dei ferri con una malta passivante e la ricostruzione di eventuali parti mancanti del copriferro.

Si applica poi un primer epossidico, che aumenta la resistenza dei supporti, garantisce maggiore adesione dei successivi strati di resine e limita il passaggio di acqua e umidità.

A seguire, viene stesa una resina d’incollaggio, sulla quale viene applicato il sistema in fibra di carbonio.

Si provvede poi ad impregnare il tutto con una resina epossidica e si effettua un’eventuale finitura con verniciatura.

Per ottenere un intervento corretto e duraturo nel tempo, è importante che le opere siano ben progettate.

Resine epossidiche per il ripristino del calcestruzzo

Per il ripristino del calcestruzzo, è molto utile l’uso di materiali, quali le resine epossidiche.

Si tratta di polimeri termoindurenti, costituiti da una resina base e da un indurente, che, miscelati tra loro, allo stato fluido, penetrano nelle microfessure, e poi, mediante reazione a freddo, solidificano. In questo modo, è possibile consolidare e risanare parti lesionate.

Le resine epossidiche, infatti, vengono usate per:

• consolidare travi, pilastri e solai,
• ripristinare elementi di facciata,
• sigillare le fessure.

Inoltre, come abbiamo visto, possono anche essere impiegate in combinazione con le fibre di carbonio.

Malte per il ripristino del cemento armato

Le malte sono molto utili per la ricostruzione di intere porzioni di cemento armato.

In base al tipo di degrado riscontrato e al livello di intervento di consolidamento necessario, vengono selezionate le malte più adatte per assicurare il corretto ripristino, un’adeguata adesione alle strutture e un’elevata resistenza alle sollecitazioni chimiche e climatiche.

Si tratta di malte preconfezionate e appositamente studiate in base allo specifico impiego.

Le più utilizzate sono quelle tixotropiche, utili per gli interventi localizzati, e quelle colabili, adatte per la ricostruzione di spessori e la realizzazione di ringrossi di pilastri e travi.

In base al progetto specifico di consolidamento, inoltre, vengono impiegate malte a presa normale o malte a presa rapida.

Rinforzi strutturali con placcaggi in acciaio

I rinforzi con placcaggi con giunture in acciaio consistono nell’applicazione di profili in acciaio, per collegare muri portanti, riunire parti dissestate, rinforzare elementi in cemento armato e migliorare la resistenza strutturale.

Tale tecnica prevede l’asportazione dell’intonaco, la preparazione del supporto e delle superfici, l’applicazione delle cinture di rinforzo delle giunzioni e la copertura delle stesse.

Si ottiene, così, un sistema di rinforzo correttamente aderente e uniforme. Questa tecnica, infatti, permette di ottenere strutture resistenti, senza essere visivamente invasiva.

Inoltre, è un metodo versatile, in quanto adatto anche per consolidare strutture irregolari.

Ringrossi con incamiciatura in cemento armato (jacketing)

Il ringrosso del cemento armato, detto anche incamiciatura, è una delle tecniche di consolidamento strutturale più utilizzate.

Consiste nell’incremento delle sezioni originarie delle strutture con una camicia di calcestruzzo armato, in modo tale da aumentarne la capacità portante.

Il ringrosso con incamiciatura viene impiegato per il rinforzo di pilastri, travi con lesioni importanti, ma anche per adeguamenti sismici o nei casi di cambi di destinazione d’uso delle strutture, in quanto è una tecnica che permette di intervenire dalle fondazioni.

L’intervento di incamiciatura prevede:

• la preparazione delle superfici, mediante asportazione delle parti deteriorate, per ottenere una migliore aderenza dei materiali,
• la rimozione del copriferro,
• il posizionamento e fissaggio di armature longitudinali e trasversali, su tutti i lati dell’elemento da rinforzare,
• l’applicazione del nuovo calcestruzzo a ritiro controllato.

Normalmente, i ringrossi sono realizzati con l’impiego di malte da ripristino. Il nuovo calcestruzzo applicato, infatti, va vincolato a quello presente, mediante l’utilizzo di malte e resine epossidiche.

L’incamiciatura incide sulla geometria degli elementi, in quanto ne aumenta le sezioni, ma consente di ottenere un impianto più stabile e resistente.

Italsave esegue tutte le tecniche di rinforzo e consolidamento strutturale, da quelle più tradizionali, come l’incamiciatura in cemento armato o i rinforzi in acciaio, a quelle più moderne come le fibre di carbonio (FRP).

È, inoltre, molto attenta alla scelta dei materiali, delle malte e delle resine impiegati.

È possibile, così, ottenere un impianto più resistente, stabile, sicuro e adeguato alle normative antisismiche vigenti.

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