I pilastri in calcestruzzo armato rappresentano uno degli elementi più critici nelle strutture esistenti, soprattutto negli edifici realizzati prima dell’attuale normativa sismica.
Verifiche di sicurezza, cambi di destinazione d’uso o eventi sismici recenti evidenziano spesso carenze di resistenza e duttilità, rendendo necessario un intervento di rinforzo strutturale mirato.
Tra le tecniche oggi disponibili, il rinforzo dei pilastri in c.a. mediante fasciature in fibra di carbonio (FRP) è una delle soluzioni più efficaci, grazie alla capacità di incrementare le prestazioni meccaniche senza aumentare in modo significativo pesi, ingombri e tempi di cantiere.
In questo articolo analizziamo:
- le criticità tipiche dei pilastri esistenti
- i principi del confinamento con FRP
- un esempio applicativo di rinforzo strutturale con fasciature in fibra di carbonio
Per una visione generale sugli interventi possibili, vedi anche la pagina dedicata ai rinforzi strutturali FRP in fibra di carbonio.
Criticità tipiche dei pilastri in calcestruzzo armato esistenti
Le problematiche che rendono necessario il rinforzo strutturale dei pilastri in c.a. sono spesso legate a fattori progettuali, esecutivi o evolutivi dell’edificio.
Carenze sismiche e scarsa duttilità
Negli edifici progettati secondo normative antecedenti agli attuali criteri sismici, i pilastri presentano frequentemente:
- armature trasversali insufficienti
- staffe con passo elevato o non adeguatamente ancorate
- dettagli costruttivi non idonei al comportamento dissipativo
Queste carenze possono portare a meccanismi fragili e a una ridotta capacità di deformazione plastica, particolarmente critica in zona sismica.
Degrado dei materiali
Nel tempo, i pilastri possono subire:
- corrosione delle armature
- distacco del copriferro
- fessurazioni diffuse
- riduzione della sezione resistente
Il degrado compromette la capacità portante e accelera il decadimento delle prestazioni strutturali.
Aumento dei carichi o cambio di destinazione d’uso
Modifiche funzionali dell’edificio (nuovi impianti, sopraelevazioni, cambio d’uso) possono determinare:
- incrementi dei carichi verticali
- nuove combinazioni di carico non previste in origine
- superamento delle verifiche a compressione o pressoflessione dei pilastri
In questi casi, il rinforzo strutturale diventa necessario per garantire livelli di sicurezza adeguati.
Principi del rinforzo dei pilastri con fasciature in fibra di carbonio
Il rinforzo dei pilastri in c.a. con sistemi FRP si basa principalmente sul principio del confinamento del calcestruzzo.
Il concetto di confinamento
Applicando fasciature in fibra di carbonio attorno al pilastro:
- si limita la dilatazione laterale del calcestruzzo sotto carico
- si aumenta la resistenza a compressione del materiale confinato
- si incrementa in modo significativo la duttilità dell’elemento
Il risultato è un pilastro più resistente e capace di sopportare deformazioni maggiori prima della crisi.
Vantaggi delle fasciature FRP rispetto alle tecniche tradizionali
Rispetto alle incamiciature in calcestruzzo armato o acciaio, le fasciature in FRP offrono:
- spessori estremamente ridotti (pochi millimetri)
- peso trascurabile, senza aumento delle masse sismiche
- rapidità di posa, con tempi di fermo ridotti
- interventi poco invasivi, spesso realizzabili a edificio in esercizio
- adattabilità a sezioni circolari, rettangolari o irregolari
Per questi motivi, i rinforzi strutturali FRP sono particolarmente indicati in interventi di miglioramento o adeguamento sismico.
Il sistema CARBOSTRU® C-System per il rinforzo dei pilastri
Il CARBOSTRU® C-System è il sistema sviluppato da Interbau per il rinforzo strutturale dei pilastri in calcestruzzo armato mediante fasciature in fibra di carbonio.
Il sistema prevede:
- tessuti o lamine in fibra di carbonio ad alto modulo
- resine specifiche per l’incollaggio e l’impregnazione
- procedure di posa e controllo conformi alle linee guida sui materiali compositi
Approfondisci nella pagina dedicata al CARBOSTRU® C-System – Rinforzo pilastri in c.a.
Esempio applicativo: rinforzo di un pilastro in c.a. mediante confinamento FRP
Situazione iniziale
Pilastro in c.a. di un edificio industriale esistente:
- sezione rettangolare 40 × 40 cm
- calcestruzzo di classe modesta
- armatura trasversale insufficiente rispetto alle verifiche sismiche
- carichi aumentati a seguito di modifica dell’uso dell’edificio
Le verifiche evidenziano:
- insufficiente capacità a compressione
- comportamento fragile in condizioni sismiche
Soluzione di rinforzo adottata
Si è scelto un intervento di confinamento mediante fasciature in fibra di carbonio applicate lungo tutta l’altezza del pilastro, con:
- più strati di tessuto FRP disposti a 90° rispetto all’asse del pilastro
- arrotondamento preventivo degli spigoli per migliorare l’efficacia del confinamento
- applicazione secondo le specifiche del sistema CARBOSTRU® C-System
Risultati ottenuti
L’intervento ha consentito:
- un incremento significativo della resistenza a compressione del pilastro
- un aumento della duttilità, fondamentale in ambito sismico
- l’adeguamento delle verifiche senza aumento delle dimensioni della sezione
- tempi di esecuzione ridotti e minimo impatto sull’operatività dell’edificio
Questo tipo di intervento rappresenta un esempio tipico di applicazione efficace dei rinforzi strutturali FRP sui pilastri in c.a..
Quando scegliere il rinforzo dei pilastri con FRP
Il rinforzo strutturale dei pilastri mediante fasciature in fibra di carbonio è particolarmente indicato quando:
- sono richiesti incrementi di resistenza e duttilità
- esistono vincoli geometrici o architettonici
- è necessario limitare i tempi di cantiere
- l’edificio deve rimanere parzialmente in esercizio durante i lavori
In molti interventi di miglioramento sismico, il confinamento FRP rappresenta la soluzione più equilibrata tra efficacia strutturale e invasività.
Conclusioni
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