Fibre Net S.p.A. Principi progettuali a confronto:...

SEMINARIOTecniche e materiali innovativi per il rinforzo strutturale: i compositi fibrorinforzati

ing. Allen DudineFibre Net S.p.A.

Principi progettuali a confronto: Sistemi CRM, FRCM e FRP ai sensi delle nuove NTC 2018, della CM 2018, della CNR DT 200 R1/2013 e della CNR DT 215/2018

Pisa, 22 febbraio 2019

NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI: D.M. 17 gennaio 2018

“… gli interventi sulle strutture esistenti devono essere effettuati con i materiali previsti dalle seguenti norme; possono altresì essere utilizzati materiali non tradizionali, purché nel rispetto di normative e documenti di comprovata validità, ovvero quelli elencati al capitolo 12… ”.

CIRCOLARE MINISTERIALE applicativa delle NTC 2018, specifica al punto C8.7.1.8.

Inquadramento normativo

Linee guida CNR DT 200 R1/2013 del 15 Maggio 2014:Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati“i materiali fibrorinforzati a matrice polimerica (FRP) a fibre continue, cui fa riferimento il presente documento, sono materiali compositi che trovano impiego nel consolidamento e nel rinforzo delle strutture civili.”

Linee guida per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Collaudo di Interventi di Rinforzo di strutture di c.a., c.a.p. e murarie mediante FRP rilasciate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici (C.S.LL.PP.) il 24 luglio 2009

Linee guida CNR DT 215/2018 del 23 Ottobre 2018: Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati a matrice inorganica


Al capitolo 11 il D.M. Del 17 gennaio 2018, specifica che:

“I materiali ed I prodotti per uso strutturale devono essere:

C.I.T.: Certificato di Idoneità Tecnica all’Impiego

• Identificati (dal Produttore)

• Qualificati e controllati (Responsibilità del Produttore)

• Accettati (dal Direttore dei Lavori)

Linee Guida per la identificazione, la qualificazione ed il Controllo di accettazione di compositi

fibrorinforzati a matrice polimerica (FRP) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni

esistenti”, rilasciate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici (C.S.LL.PP.) il 9 luglio 2015.


Negli ultimi anni si osserva un forte aumento nell’utilizzo di rinforzi di varia natura ottenuti dall’unione di fibre lunghe e matrici a base organica o inorganica.

SISTEMI F.R.P.:

Sistemi preformati (reti, barre e lamine) incollati mediante resine termoindurenti;

Sistemi impregnati in situ (tessuti e reti secche) incollati mediante resine termoindurenti.

SISTEMA INTONACO ARMATO SOTTILE - SISTEMI CRM:

Sistemi preformati (reti e barre) collegati al supporto mediante connettori e immersi in una matrice inorganica con caratteristiche meccaniche medio/scarse;

SISTEMI F.R.C.M.:

Sistemi preformati (reti, barre e lamine) applicati mediante matrici di tipo cementizio ad alte prestazioni;

Sistemi impregnati in situ (tessuti e reti secche) incollati mediante matrici di tipo cementizio ad alte prestazioni.

Materiali innovativi


SISTEMI F.R.P.: (linee guida DT 200/2004 e linee guida di qualificazione dei prodotti FRP)

Sistemi preformati (reti, barre e lamine) incollati mediante resine termoindurenti;

Sistemi impregnati in situ (tessuti e reti secche) incollati mediante resine termoindurenti.

SISTEMA INTONACO ARMATO SOTTILE - SISTEMI CRM (Composite Reinforced Mortar):

(ad oggi le linee guida di progettazione e di qualificazione sono in fase di approvazione)

Sistemi preformati (reti e barre) collegati al supporto mediante connettori e immersi in una matrice inorganica;



SISTEMI F.R.C.M. (Fiber Reinforced Cementitious Matrix):

(ad oggi le linee guida di qualificazione sono in fase di approvazione e quelle di progettazione sono in fase di inchiesta pubblica - termine fase 30 gennaio 2019 - CNR DT 215/2018)

Sistemi preformati (reti, barre e lamine) applicati mediante matrici di tipo cementizio;

Sistemi impregnati in situ (tessuti e reti secche) incollati mediante matrici di tipo cementizio.


Sistema CRM - Composite Reinforced Mortar

FibreVetro AR, Carbonio

MaltaSpessori variabili tra 20 mm e 50 mm, prestazioni meccaniche scarse/medie/elevate (presenza connettori)

Connettori trasversaliSempre presenti, in numero variabile dipendente dal grado di compressione dell’elemento

Campo d’applicazioneMuratura, Calcestruzzo armato

ProgettazioneMetodo semplificato con coefficienti amplificativi come C.M. 2019, in alternativa formulazione rigorosa, ammessa in C.M. 2019 al Cap. C.8.5.3.

Differenze tra i Sistemi CRM e FRCM

Sistema FRCM - Fiber Reinforced Cementitious Matrix

FibreVetro AR, Carbonio, Arammide, basalto e PBO (fili) e acciaio ad alta resistenza - UHTSS (trefoli)Interasse massimo fili di rete 30 mm

MaltaSpessori variabili tra 5 mm e 15 mm, prestazioni meccaniche medie/elevate (aderenza al substrato)

Connettori trasversalinon obbligatoria, presenza solamente in alcuni Sistemi

Campo d’applicazioneMuratura, Calcestruzzo armato

ProgettazioneMetodo semplificato con coefficienti amplificativi se muratura con spessore ≤ 400 mm, altrimenti formulazione secondo CNR DT 215/2018 (no NTC 2018!!!)


(ad oggi le linee guida di progettazione e di qualificazione sono in fase di approvazione)


La tecnicaIntonato armato ai sensi delle NTC 2018 e CM 2018


(ad oggi le linee guida di progettazione e diqualificazione sono in fase di approvazione)

Definizione dei minimi standard imposti da normativa prestazionale NTC 2018 e CM 2018:

Inquadramento normativo - Sistema CRM

Introduzione del massimo

coefficiente complessivo

La definizione diIntonato armato ai sensi delle NTC 2018 e CM 2018

Permette l’uso del Sistema CRM poiché prevede la possibilità di materiali alternativi all’acciaio e la valutazione dell’efficacia attraverso dimensionamento, opportunamente motivato

Regole di dimensionamento del Sistema CRM!


Inquadramento normativo - Sistema CRM

La tecnicaIntonato armato ai sensi delle NTC 2018 e CM 2018

Sistema CRM nell’interpretazione delle NTC 2018

Il Sistema FRCM semplificato ai sensi di CNR DT 215/2018

Confronto: Sistema CRM vs. Sistemi FRCM

Il Sistema FRCM semplificato ai sensi di CNR DT 215/2018

Confronto: Sistema CRM vs. Sistemi FRCM

I coefficienti ambientali

Il Sistema CRM ai sensi di STS –Benestare Tecnico Sloveno.

Resa più elevata del Sistema CRM anche

dal punto di vista della durabilitàrispetto a FRCM

SISTEMA CRM - Campagne sperimentali

CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI

Prove di Tension stiffening

SISTEMI FRCM - Campagne sperimentali

CARATTERIZZAZIONE DEI MATERIALI

Prove di Tension stiffening

Sistema IPN:Non c’è punto di flesso, si possono sfruttare le sue caratteristiche fino al limite di rottura

altri sistemi FRCM:C’è punto di flesso, non si possono sfruttare le sue caratteristiche fino al limite di rottura (limite di progettazione

SISTEMA CRM - Resistenza a taglio

FORMULE DI UTILITÀ PRATICA(Stima della resistenza a trazione equivalente - condizione non fessurata)

A partire da:− resistenza a trazione della muratura non

rinforzata ft,m;

− resistenza a trazione della malta dell’intonaco

ft,int;

− tipo di rete utilizzata per il rinforzo resistenza a trazione equivalente ft,calc

pt

EAttfff

m

r

m

intint,tm,tcalc,t

2

int

int,tEf

deformazione della malta in condizione non fessurata

SISTEMA CRM - Resistenza a flessione fuori dal piano

FORMULE DI UTILITÀ PRATICA:

DETERMINAZIONE DELLA RESISTENZA DEL PANNELLO RINFORZATO A PRESSOFLESSIONE FUORI PIANO: MOMENTO DI CRACKING

fc,c Resistenza a compressione dell’intonaco/muratura

SISTEMA CRM - Resistenza a flessione fuori dal piano

FORMULE DI UTILITÀ PRATICA:

DETERMINAZIONE DELLA RESISTENZA DEL PANNELLO RINFORZATO A PRESSOFLESSIONE FUORI PIANO: MOMENTO ULTIMO

fc,c Resistenza a compressione dell’intonaco

FORMULE DI UTILITÀ PRATICA

PROGRAMMA DI CALCOLO

SISTEMA CRM – ottenimento Benestare Tecnico Sloveno STS

SISTEMA CRM - Linee Guida di Qualificazione Italiane

1. SCOPO2. CAMPO DI APPLICAZIONE3. RIFERIMENTI NORMATIVI4. CARATTERISTICHE DEL SISTEMA E DEI COMPONENTI IN COMPOSITO4.1 Reti, angolari e connettori preformati4.2 Malte e Calcestruzzi4.3 Ancoranti chimici5. QUALIFICAZIONE INIZIALE DELLA PRODUZIONE5.1 Qualificazione del Fabbricante e del sistema di rinforzo5.2 Prove di qualificazione per il rilascio del CIT (prove iniziali di tipo)5.3 Prove di qualificazione di tipo meccanico5.3.1 Prove di trazione dei componenti in FRP del Sistema CRM (rete, elementi d’angolo e connettori)5.3.2 Prove di trazione del Sistema CRM (rete + malta) Soggetto a modifica da parte di Prof. Aiello5.4 Prove per l’accertamento della durabilità ambientale5.4.1 Prove cicliche di gelo e disgelo5.4.2 Prove di invecchiamento artificiale5.5 Caratteristiche del prodotto nei confronti delle sollecitazioni termiche ed eventuali prove di comportamento al fuoco5.6 Tabella di sintesi delle prove di qualificazione5.7 Certificazione dei risultati delle prove iniziali di tipo5.8 Scheda Tecnica di prodotto

6. SISTEMA DI GESTIONE DELLA QUALITÀ6.1 Sistema di controllo della produzione in stabilimento6.2 Controlli sui materiali base6.3 Sistema di identificazione dei prodotti

SISTEMA CRM - Linee Guida di Qualificazione

7. PROVE PERIODICHE DI VERIFICA DELLA QUALITÀ7.1 Contenuto dei Certificati delle prove periodiche7.2 Documentazione per il controllo della produzione

8. PROCEDURA DI QUALIFICAZIONE8.1 Documenti da allegare all’istanza8.2 Istruttoria del Servizio Tecnico Centrale8.3 Durata e rinnovo del Certificato di Idoneità Tecnica all'Impiego8.4 Sospensione e Ritiro del Certificato di Idoneità Tecnica all'Impiego8.5 Prodotti provenienti dall’estero8.6 Identificazione e rintracciabilità dei prodotti qualificati

9. PROCEDURE DI ACCETTAZIONE IN CANTIERE10. INSTALLAZIONE11. ALLEGATI11.1 Allegato 1 - prove di tipo meccanico sui componenti in FRP del Sistema CRM11.1.1 Prova di trazione della rete11.1.1.1 Caratteristiche del metodo di prova11.1.1.2 Attrezzatura di prova11.1.1.2.1 Macchina di prova11.1.1.2.2 Taratura degli strumenti11.1.1.3 Rete in FRP11.1.1.3.1 Metodologia di prova11.1.2 Prova di rottura su elementi d’angolo11.1.3 Elementi di connessione11.1.4 Prove a strappo del nodo della rete

SISTEMA CRM - Linee Guida di Qualificazione11.2 Allegato 2 - prove di tipo meccanico sul Sistema CRM11.2.1 Prove a trazione del sistema rete/malta11.2.1 Prova di distacco dal supporto11.2.1.1 Generalità11.2.1.2 Caratteristiche del supporto e realizzazione dei provini11.2.1.3 Supporto di murature di tufo11.2.1.4 Supporto di murature di laterizio11.2.1.5 Caratteristiche del dispositivo di prova11.2.1.6 Procedura di prova11.3 Allegato 3: Prove per l’accertamento della durabilità ambientale11.3.1 Caratteristiche del prodotto nei confronti delle sollecitazioni termiche ed eventuali prove di comportamento al fuoco11.4 Allegato 4: Scheda tecnicaCaratteristiche meccaniche (rete)Caratteristiche geometriche e fisiche (rete)Caratteristiche chimico / fisiche (fibra, resina e composito)Caratteristiche meccaniche (malta)12. RIFERIMENTI NORMATIVI

SISTEMA CRM - Linee Guida di Progettazione

1 PREMESSA1.1 DESCRIZIONE DEL SISTEMA CRM1.2 CAMPO DI APPLICAZIONE1.3 SIMBOLOGIA1.4 FORMULE1.5 TABELLE E FIGURE1.6 NORME DI RIFERIMENTO - [ B.1. ]1.7 REPORT DI PROVA, ATTIVITÀ DI RICERCA E PUBBLICAZIONI SCIENTIFICHE CORRELATE - [ B.2. ]2 CONCETTI BASILARI DEL PROGETTO DI RINFORZO E PROBLEMATICHE SPECIALI2.1 REQUISITI FONDAMENTALI2.2 REQUISITI DI DURABILITÀ2.3 PRINCIPI GENERALI DEL PROGETTO DI RINFORZO2.3.1 Generalità2.3.2 Coefficienti parziali ed azioni di calcolo2.3.3 Proprietà dei materiali e dei prodotti2.3.4 Capacità di calcolo2.4 COEFFICIENTI PARZIALI2.4.1 Coefficienti parziali per i materiali ed i modelli di resistenza - FRP2.4.2 Coefficienti parziali per i materiali - Malte da intonaco


2.5 PROBLEMI SPECIALI DI PROGETTO E FATTORI DI CONVERSIONE2.5.1 Azioni ambientali e ruolo protettivo della malta da intonaco2.5.1.1 Ricoprimento minimo e consigliato per le diverse condizioni di esposizione2.5.1.2 Classi di spessore e correlazioni con le resistenze2.5.3 Resistenza alle azioni causate da impatto ed esplosione2.5.4 Resistenza alle azioni causate da atti vandalici2.6 TEMPERATURA DI OPERATIVITÀ DEL SISTEMA CRM2.7 LIMITI DEL RINFORZO NEL CASO DI ESPOSIZIONE AL FUOCO3 RINFORZO DI STRUTTURE MURARIE3.1 GENERALITÀ3.1.1 Oggetto ed ambito di applicazione3.1.2 Interventi di restauro su strutture di interesse storico e monumentale3.1.3 Specifiche per maschi e maschi e fasce di piano in muratura3.1.4 Criteri per il progetto del consolidamento strutturale con il Sistema CRM3.1.5 Articolazione degli interventi e miglioramento complessivo del fabbricato3.2 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA3.2.1 Modellazione della struttura3.2.2 Criteri di verifica3.2.3 Verifiche di sicurezza


3.3 VERIFICHE DI ELEMENTI STRUTTURALI RICORRENTI3.3.1 Rinforzo di pareti murarie3.3.1.1 Rinforzo per azioni fuori dal piano3.3.1.1.1 Ribaltamento semplice della parete3.3.1.1.2 Resistenza alle azioni flessionali verticali3.3.1.1.3 Resistenza alle azioni flessionali orizzontali3.3.1.2 Rinforzo per azioni nel piano3.3.1.2.1 Resistenza a pressoflessione nel piano3.3.1.2.2 Resistenza al taglio dei maschi murari3.3.1.2.2.1 Relazione proposta per la verifica della resistenza a trazione nella configurazione fessurata3.3.1.2.3 Resistenza al taglio delle fasce di piano3.3.2 Architravi3.3.2.1 Verifica per funzionamento ad architrave3.3.2.2 Verifica per funzionamento a fascia di piano3.4 RINFORZO DI ELEMENTI STRUTTURALI A SEMPLICE E DOPPIA CURVATURA3.4.1 Archi3.4.1.1 Schema ad arco3.4.1.2 Schema a portale3.5.2 Volte a semplice curvatura: volte a botte3.5.3 Volte a doppia curvatura: cupole3.5.3.1 Regime membranale3.5.3.2 Regime flessionale3.5.4 Volte a doppia curvatura su pianta quadrata


3.5.2 Volte a semplice curvatura: volte a botte3.5.3 Volte a doppia curvatura: cupole3.5.3.1 Regime membranale3.5.3.2 Regime flessionale3.5.4 Volte a doppia curvatura su pianta quadrata3.6 PRINCIPI GENERALI DI INTERVENTO PER COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA3.6.1 Fattore di struttura nella definizione delle azioni sismiche3.6.2 Obiettivo della progettazione3.6.3 Principi generali d’intervento per il Sistema CRM4 MATERIALI E COMPONENTI DEL SISTEMA CRM4.1 COMPONENTI IN FRP (RETI, ANGOLARI, CONNETTORI E DISPOSITIVI SPECIFICI)4.1.1 Introduzione4.1.2 Classificazione dei sistemi di rinforzo in FRP4.1.3 Proprietà meccaniche dei materiali compositi FRP4.1.4 Elementi preformati in FRP4.1.5 Classificazione dei componenti FRP del Sistema CRM4.1.6 Mansioni e responsabilità dei professionisti4.1.7 Trasporto, movimentazione e conservazione durante lo stoccaggio


4.2 MALTE4.2.1 Quadro generale4.2.2 Norme tecniche4.2.3 Requisiti per malte indurite4.2.4 Requisiti per le malte fresche4.2.5 Ulteriori prescrizioni per malte a strato sottile4.2.6 Limiti di applicabilità del Sistema RCM riferiti alle proprietà meccaniche della malta4.3. MURATURA ESISTENTE4.3.1 Limiti di applicabilità del Sistema CRM riguardante le proprietà meccaniche della muratura4.4 CONTROLLO DI QUALITÀ E ACCETTAZIONE PER LE APPLICAZIONI IN CANTIERE4.4.1 Controllo di accettazione4.4.2 Campionamento4.4.3. Prove di accettazione4.4.4. Valutazione dei risultati4.4.5. Certificazione dei risultati delle prove di accettazione4.5 CONTROLLO DI QUALITÀ DURANTE L’APPLICAZIONE4.5.1 Prove Distruttive4.5.2 Prove semi-distruttive4.5.3 Prove non distruttive4.6 QUALIFICA DEL PERSONALE4.7 CONTROLLO DEI SISTEMI DI RINFORZO IN CANTIERE4.8 TRACCIABILITÀ DEL PRODOTTO SUL CANTIERE


ANNESSO 1 - STIMA DEI PARAMETRI MECCANICI DELLE MURATURE ESISTENTIA.1 INTRODUZIONEA.1.1 Informazioni preliminari relative alle murature esistentiA.1.2 GeometriaA.1.3 Dettagli costruttiviA.1.4 Proprietà meccanicheA.2 INDAGINI IN SITUA.3 CLASSIFICAZIONE NTC 2008 E SUCCESSIVE CIRCOLARE APPLICATIVA 2009

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