Rinforzi statici in carbonio

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Rinforzo di strutture portanti Sika ® CarboDur ® e SikaWrap ® Construction

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tessuti e lamine in fibra di carbonio

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Rinforzo di strutture portantiSika® CarboDur® e SikaWrap®

Cons

truc

tion

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Indice

Sintesi dei prodotti 4

Campi d’applicazione dei prodotti 6

Aspetti teorici del rinforzo di strutture portanti 8

Rinforzo di strutture portanti Lamella CFK 14 Sika® CarboDur®

Rinforzo di strutture portanti Lamella di 15inserimento Sika® CarboDur®

Riforzo di travi, pareti e pilastri Tessuti 16 SikaWrap®

Riforzo di spinta 18 Sika CarboShear® L

Termoinduritore 20Sika® CarboDur®

Riforzo strutturale con lamelle 22pretensionate Sika® StressHead®

Strutture dei sistemi 24

Protezione antincendio 26

Ricerca 27

Risanamenti

Riduzione della fessurazione

Rinforzo di strutture portanti con i sistemi Sikaportanti

Nel corso della durata di una struttura portante possono intervenire modifiche d’impiego, maggiorazioni di carico o norme con esigenze più severe che rendono necessario il rinforzo successivo della relativa struttura portante. Con moderni materiali compositi, Sika offre soluzioni sistematiche efficaci, sviluppate in funzione di vari ambiti d’impiego nel contesto del rinforzo di strutture portanti, che si tratti di rinforzare la resistenza alla fles-sione, la spinta o i pilastri, con o senza pretensionamento, Sika dispone della giusta soluzione. Le lamelle in fibra di carbonio Sika® CarboDur® e i tessuti in fibra di carbonio e fibra di vetro SikaWrap® sono ideali per eseguire il rinforzo di strutture in calcestruzzo, in acciaio, in legno e in muratura.

Maggiorazione di carico Ristrutturazioni

Terremoti Urto a pilastri

Campi d’applicazione

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Sintesi dei prodotti

Lamelle Sika® CarboDur®

Lamelle in fibra di carbonio (CFK), estremamente resistenti e pronte in diverse misure per il rinforzo di elementi costruttivi in calcestruzzo, legno e muratura. Sono disponibili quattro tipi con diverse caratteristiche del materiale. Le lamelle si incollano con l’adesivo epossidico per armature Sikadur®-30.

Vantaggi:

altamente resistente �nessuna corrosione �peso proprio esiguo �durevolezza �applicazione semplice �

Tessuti SikaWrap®

Tessuto unidirezionale in fibra di carbonio o fibra di vetro per il rinforzo di travi, pilastri ed elemen-ti costruttivi curvi. I tessuti si incollano con la resina epossidica da impregnazione Sikadur®-330

Vantaggi:

molteplici possibilità d’impiego anche � su superfici curve

peso proprio esiguo �buona stabilità della forma grazie allo �

speciale filo di tramasemplice da tagliare a misura �

Sika® CarboShear® LAngolari prefabbricati con lamelle in fibra di carbonio, altamente resistenti, in diverse misure per il rinforzo di spinta di travi e pareti portanti.

Vantaggi:

nessuna corrosione �durevolezza �zona d’ancoraggio definita �facile da trasportare �peso proprio esiguo �

Sika® CarboHeaterCon l’apparecchio termoinduritore le lamelle possono essere applicate anche con temperature basse. In questo modo si accelera inoltre la presa dell’adesivo epossidico e si innalza il punto di vetrificazione.

Vantaggi:

riduzione dei tempi d’esecuzione �applicazione possibile anche in inverno �aumento della temperatura d’uso �

Sistema di pretensionamento Sika® StressHead®

Con il sistema StressHead si possono impiegare le lamelle in fibra di carbonio al massimo del loro rendimento. Con l’aggiunta della forza di pretensionamento si possono chiudere le fessure e ridurre la freccia.

Vantaggi:

massimo rendimento della lamella �riduzione della fessurazione �miglioramento dell’idoneità all’uso �

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Campi d’applicazione dei prodotti

Prodotti Descrizione Campo d’applicazione

Lamelle in fibra di carbonio Sika® CarboDur® XS Lamelle in fibra di carbonio ad alta resistenzaModulo E: 165‘000 N/mm2

Resistenza alla trazione: 2‘200 N/mm2

(solo con la misura di 50 x 1.4 mm)

Rinforzo della resistenza alla flessione di elementi costruttivi in calcestruzzo, acciaio e legno �Formazione di tiranti e intelaiature per il rinforzo di pareti esposte a movimenti tellurici. �Rinforzi in caso di danni su solette e pareti. �

Sika® CarboDur® S Lamelle in fibra di carbonio ad alta resistenzaModulo E: 165‘000 N/mm2

Resistenza alla trazione: 2‘800 N/mm2

Rinforzo della resistenza alla flessione di elementi costruttivi in calcestruzzo, acciaio e legno. �Formazione di tiranti e intelaiature per il rinforzo di pareti esposte a movimenti tellurici. �Rinforzi in caso di danni su solette e pareti. �

Sika® CarboDur® M Lamelle in fibra di carbonio ad alta resistenza e modulo medioModulo E: 210‘000 N/mm2

Resistenza alla trazione: 2‘900 N/mm2

Rinforzo della resistenza alla flessione di elementi costruttivi in calcestruzzo, acciaio e legno. �Formazione di tiranti e intelaiature per il rinforzo di pareti esposte a movimenti tellurici. �

Sika® CarboDur® H Lamelle in fibra di carbonio ad alta resistenza Modulo E: 300‘000 N/mm2

Resistenza alla trazione 1‘350 N/mm2

Armatura di contenimento elementi costruttivi in calcestruzzo, acciaio e legno. �Puntellamento degli elementi di trazione nell’industria meccanica. �

Tessuto di rinforzo SikaWrap® C Tessuto in fibra di carbonio(rinforzo attivo)

Rinforzo, rispettivamente legatura di pilastri, travi e solette. �Rinforzo di parti esposte ai movimenti tellurici. �

SikaWrap® G Tessuto in fibra di vetro(rinforzo passivo)

Rinforzo di pareti esposte ai movimenti tellurici. �Rinforzo di pilastri contro gli urti. �

Angolari in fibra di carbonio Sika® CarboShear® L Angolare in fibra di carbonio ad alta resistenza

Rinforzo di spinta di travi, pareti e simili �Ancoraggio / travi a sbalzo �

Adesivi e resine Sikadur®-30 Malta adesiva bicomponente a base di resina epossidica

Incollaggio di lamelle e angolari in fibra di carbonio. �

Sikadur®-330 Resina epossidica bicomponente d’impregnazione Resina da impregnazione per tessuti SikaWrap � ®

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Aspetti teorici del rinforzo di strutture portanti

1. IntroduzionePrima di iniziare con l’effettiva misurazione del rinforzo di una struttura portante si devono definire le esigenze d’impiego e il concetto complessivo del rinforzo.

Fondamentalmente si distingue tra tre generi di difetti:

difetti del rinforzo � superamento della resistenza della lamella, rispettivamente del tessuto

difetto dell’aderenza � difetto tra il sottofondo e l’armatura esterna incollata

difetto del sottofondo �difetto del sottofondo stesso o dell’armatura interna �

2. Caratteristiche del materialeIl Systema Sika® CarboDur® comprende quattro diversi tipi di lamelle con moduli E diversi e resistenze alla trazione varianti. SikaWrap® è disponibile con due diversi tipi di fibre: carbonio e vetro.

In comparazione al normale acciaio d’armatura le fibre di carbonio e di vetro hanno una resisten-za alla trazione notevolmente maggiore. Esse non costituiscono però un piano di scorrimento e possono collassare. Per questo motivo e per quanto riguarda il collasso del materiale, in relazione ai rinforzi strutturali in fibre, le norme prescrivono fattori di sicurezza maggiori di quelli previsti per l’acciaio: ca. 1.6 - 2.0 (a seconda della norma).

Per i tessuti il calcolo non si esegue, di regola, in base alle caratteristiche della fibra, bensì a quel-le del laminato, rilevate 1 : 1 sul tessuto impregnato. In questo contesto le differenze principali sono date dal tipo di fibra e dal metodo di fabbricazione del tessuto, come pure dalla resina im-piegata per l’impregnazione. In generale si presume per i tessuti laminati a mano una resistenza del laminato pari al 70 – 80 % della resistenza teorica della fibra. Il modulo del laminato raggiun-ge il 90 – 100 % del valore teorico della fibra. I valori effettivi del laminato si possono rilevare dalla scheda dei dati del prodotto.

Si può scegliere uno dei tipi di Sika® CarboDur®- respettivamente di SikaWrap®, a seconda delle esigenze di rinforzo. Per il rinforzo attivo in condizione di carico permanente, è consigliabile un sistema basato sulla fibra di carbonio. In base alle esigenze di rigidità si possono impiegare i tipi XS, S, M oppure H.

Per i rinforzi passivi (antisisma, esplosioni, urti) si impiega, di regola, il tessuto in fibra di vetro. Si posso-no però impiegare anche i tessuti in fibra di carbonio. Le pareti di grandi dimensioni vengono rinforzate su tutta la superficie con i tessuti oppure con un’intelaiatura di lamelle o tessuto in fibra di carbonio.

Resistenza minima all trazione (Mpa)

Modulo E(Mpa)

Estensione a rottura

Estensione calcolata*

Sika® CarboDur® tipo XS 2‘200 165‘000 1.20 % 0.70 %

tipo S 2‘800 165‘000 1.70 % 0.80 %

tipo M 2‘900 210‘000 1.35 % 0.65 %

tipo H 1‘350 300‘000 0.45 % 0.25 %

Sika® CarboShear® 2‘250 120‘000 1.70 % 0.60 %

SikaWrap® C 4‘300 ~ 230‘000 ~ 1.87 % 0.60 %

G 2‘300 76‘000 3.03 % 0.60 %

Acciaio S235 235 210‘000 0.11 % ---

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

500

1000

2000

2500

3000

1500

Estensione [%]

Resi

sten

za a

lla [N

/mm

2]

CarboDur tipo H

CarboShear

CarboDur tipo SCarboDur tipo M

Acciaio S235

*A dipendenza della struttura e del carico, questo valore deve essere adeguato dall‘ingegnere responsabile in base alle esigenze e agli standard.

Immagine: diagramma di estensione e tensione di varie lamelle nei confronti dell’acciaio.

Rd

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3. Calcolo della tensione flettente

Il rinforzo di strutture in calcestruzzo armato o precompresso si esegue preferibilmente con le lamelle Sika® CarboDur®. Anche i tessuti possono essere impiegati per il rinforzo della resistenza alla trazione flettente, ma a causa della minore efficacia e dei maggiori oneri d’appli-cazione sul cantiere, sono sconsigliati per questo impiego, eccetto nel caso di sottofondi deboli (grande superficie d’adesione).

Secondo la norma SIA 166 “Armatura incollata” si devono eseguire i seguenti esami:

dimostrazione della trazione flettente nell’ambito non rinforzato norma SIA 262 �dimostrazione della forza trasversale nell’ambito non rinforzato norma SIA 262 �dimostrazione dell’ancoraggio ai margini della zona d’effetto norma SIA 166 �dimostrazione della modifica della forza di trazione nella zona d’effetto norma SIA 166 �

Per definire la sezione delle lamelle si deve tenere conto della distribuzione della tensione e dell’estensione al momento dell’applicazione dell’armatura incollata. La tensione che si mani-festa nella dimostrazione della sicurezza di portata deve essere ridotta del pretensiona-mento per mantenere l’estensione della lamella e con questo la forza stessa della lamella.

dh

x FC

FsFI

�cd �c0 �cd

�sotto, 0 �I,d = �sotto, d - �sotto, 0

�s0 �sd �s0

AncoraggioNella zona d’effetto l’armatura incollata riprende forze di trazione. La forza delle lamelle presente ai margini della zona d’effetto deve essere convogliata nell’ambito non fessurato della zona d’ancoraggio. Nell’aspetto matematico l’armatura incollata non contribuisce al rinforzo dell’elemento costruttivo nella zona d’ancoraggio.

La possibile zona d’ancoraggio dipende dunque dalla lunghezza dell’ambito non fessurato. Se la zona massima d’ancorag-gio esistente lbod è inferiore al valore di misurazione lbd della lunghezza d’ancoraggio, la resistenza d’ancoraggio Fb,Rd deve essere ripartita su più lamelle, ossia su una superficie maggiore di distribuzione delle forze. In questo modo si riduce la tensione d’aderenza. La maggiorazione della lunghezza d’ancoraggio oltre il valore di misurazione lbd non genera una resistenza di portata più elevata.

4. Misurazione della spintaLa resistenza alla forza trasversale dell’armatura in acciaio o dei cavi di precompressione può essere aumentata con l’applicazione di un’armatura incollata di staffe angolari (Sika® CarboShear®) La dimostrazione della forza trasversale ha luogo in base alle nome SIA 262 e 166. In questo contesto si deve considerare che il rinforzo è consentito solo se nello stato d’uso non rinforzato non ci sono ancora crepe di spinta. Si deve inoltre tenere conto dei punti indicati dalla cifra 3.1.7.3.2 della norma SIA 166.

5. Misurazione di pilastri, risp. di elementi di compressioneI tessuti SikaWrap® possono assorbire le forze di schiacciamento nell’ambito dello spandimento del carico ed evitare così la piegatura dell’armatura orizzontale. Tramite la legatura si ottiene uno stato tridimensionale di tensione nel calcestruzzo. In questo modo se ne accresce la resistenza alla com-pressione e la duttilità. Dato che il tessuto di rinforzo avvolge anche la copertura in calcestruzzo, questa contribuisce a sua volta allo sviamento delle forze. Nella misurazione degli elementi di compressione del calcestruzzo armato, l’estensione massima nel tessuto viene fissata al 2 ‰.

6. PretensionamentoIl pretensionamento delle lamelle ad alta resistenza in fibra di carbonio consente di utilizzarle nel modo ottimale. Le estensioni ammesse e quindi le forze di trazione sono superiori a quelle delle lamelle applicate senza pretensionamento. Inoltre, grazie al pretensionamento, si applica una forza di compressione nella dire-zione di trazione della struttura portante.

Stato al momento dell’applica-zione dell’armatura incollata

Dimostrazione della sicurezza di portata allo stato rinforzato

Dimostrazione dell’idoneità all’uso nello stato rinforzato

Gk G x Gk + Q x Qk Gk + x Qk

Distribuzione relativa della tensione:

lbd =lld

�Fb0, Rd

Fb, Rd

�cd (Sd)fctH /�M

Zona d’effetto Zona d’ancoraggio

sotto,0

sotto,dl,d

Aspetti teorici del rinforzo di strutture portanti

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Allo stato d’uso questa genera tensioni di trazione inferiori nell’armatura in acciaio e con questo larghezze più contenute delle fessurazioni. Per il calcolo della resistenza di portata si somma la forza di pretensionamento con la resistenza alla trazione dell’armatura.

Unitamente alle ditte StressHead e VSL, Sika offre un innovativo sistema di pretensionamento. La ditta StressHead vi aiuta volentieri nella progettazione e misurazione.

La lamella può essere montata con o senza incollaggio. Quest’ultimo comporta alcuni vantaggi: la sezione della lamella assume localmente forze aggiuntive dalla flessione, di modo che l’elemen-to di trazione agisce come combinazione di lamella pretensionata e non pretensionata. Inoltre, nell’incollaggio una lamella pretensionata è protetta meglio contro le sollecitazioni meccaniche. La misurazione si desume dalle regole note dei sistemi convenzionali di pretensionamento. Si devono considerare le particolarità del materiale in fibra di carbonio, che si rilevano dalla norma SIA 166

7. Sollecitazione straordinariaSe, in caso di guasto dell’armatura incollata, la resistenza di portata della struttura non rinforzata sarebbe insufficiente, l’armatura incollata deve essere protetta contro il fuoco, il vandalismo o altri danni.

Se la resistenza di portata della struttura non rin-forzata è maggiore del valore di misurazione ridot-to Ed = Gk + x Qk non è necessario prevedere interventi per la protezione dell‘armatura incollata.

D

D Z Z

Z D D

(1) (2) (3) (4)

(1) Compressione dal pretensionamento (3) Tensione del carico originario(2) Tensione di flessione dalla parte eccentrica (4) Distribuzione risultante della tensione

Aspetti teorici del rinforzo di strutture portanti

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Lamelle da inserimento Sika® CarboDur® Lamelle in fibra di carbonio, estremamente resistenti e pronte all’uso, per il rinforzo strutturale di elementi costruttivi in calcestruzzo, legno e muratura. Vengono incollate nella struttura dell’edificio con l’adesivo epossidico Sikadur®-330, come elementi di rinforzo della portata.

Esempi d’impiego rinforzo del momento di spinta) �armatura superiore mancante �intaglio di elementi costruttivi in pressione (rinforzo della �

resistenza alla trazione flettente)rinforzo di travi in legno e pietra naturale �

Vantaggi migliore sfruttamento della lamella �con una sezione minore possono essere ancorate �

forze maggiorimigliore trasmissione delle forze �impiego su superfici con minore resistenza alla trazione �misure di protezione antincendio più semplici e migliore �

protezione contro gli effetti meccanicisi evita di dover riprofilare il sottofondo �

Informazioni per l’ingegnere

Caratteristiche del materiale Resistenza minima alla trazione (Mpa)

Modulo E(Mpa)

Estensione a rottura

Estensionecalcolata* Rd

Sika® CarboDur® tipo S 2‘800 165‘000 1.7 % 1.00 %

Misure delle lamelle: tipo S1.525/60 = larghezza: 1.5 cm, spessore: 2.5 mm � tipo S2.025/80 = larghezza: 2.0 cm, spessore: 2.5 mm

Il sistema è costituito dalle lamelle e dall’adesivo epossidico � Sikadur®-330 A cosa bisogna fare attenzione: �

- le distanze marginali e assiali devono essere definite a seconda della resistenza del sottofondo. - l’armatura esistente non deve essere separata.

t � Larghezza della lamella

~ 4 mm

Calcestruzzo

Ferri d’armatura

Calcestruzzo

Linea di rottura

Rinforzo di strutture portanti

t � Larghezza della lamella

~ 4 mm

Calcestruzzo

Ferri d’armatura

Calcestruzzo

Linea di rottura

CFK Lamelle Sika® CarboDur®

Lamelle in fibra di carbonio, estremamente resistenti e pronte all’uso, per il rinforzo strutturale di elementi costruttivi in calcestruzzo, legno e muratura. Vengono incollate alla struttura dell’edificio con l’adesivo epossidico Sikadur®-30, come elementi esterni di rinforzo della portata.

Esempi d’impiego

rinforzo di elementi portanti in acciaio, legno � e calcestruzzo

rimpiazzo in caso di separazioni dell’armatura �formazione di elementi di trazione nel rinforzo �

di pareti (antisisma)accrescimento della rigidità della struttura �

portante e adeguamento della stessa alle modifiche normative

Vantaggi

nessuna corrosione �peso proprio esiguo �facile da trasportare �semplice sovrapposizione a incrocio delle lamelle �applicazione facile, anche sopra testa �tenuta eccellente in caso di affaticamento � strutturale

Informazioni per l’ingegnere

Caratteristiche del materiale Resistenza minima alla trazione (Mpa)

Modulo E(Mpa)

Estensione a rottura

Estensionecalcolata* Rd

Sika® CarboDur® tipo XS 2‘200 165‘000 1.20 % 0.70 %

tipo S 2‘800 165‘000 1.70 % 0.80 %

tipo M 2‘900 210‘000 1.35 % 0.65 %

tipo H 1‘350 300‘000 0.45 % 0.25 %

*A dipendenza della struttura e del carico, questo valore deve essere adeguato dall‘ingegnere responsabile in base alle esigenze e agli standard. Per le misure delle lamelle vedasi la scheda dei dati del prodotto, risp. il listino prezzi attuale. �

Resistenza alla trazione adesiva del sottofondo in calcestruzzo: almeno � 1.5 N/mm2, nella media 2.0 N/mm2 Il sistema è costituito dalle lamelle e dall’adesivo epossidico � Sikadur®-30 oppure Sikadur®-30 LPIl tempo d’attesa dall’applicazione alla sollecitazione a 25°C è di 3 giorni. A 10° C di 7 giorni. Questo tempo può essere �

notevolmente abbreviato impiegando l’apparecchio Sika® CarboDur® Termoinduritore (vedi capitolo “Indurimento accelerato”).

La temperatura d’impiego si situa, per un sistema indurito normalmente, 50°C. Impiegando l’apparecchio � Sika® CarboDur® Termoinduritore con l’adesivo Sikadur® -30 LP questa temperatura può essere aumentata fino a 80°C.

Esempio: se la forza trasmessa dalla lamella non può essere deviata nel sottofondo, c’è il pericolo di sfaldamento su grande superficie.

Geometria / lamelle da inserimento

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Informazioni per l’ingegnere

Caratteristiche del materiale laminato Portata con il 6% di estensione

Modulo E(MPA)

Osservazione

SikaWrap® tipo 230C /45 150 kN/m larghezza 25‘000 per lo spessore del laminato di = 1.0 mm

tipo 300C /60 200 kN/m larghezza 33‘000 per lo spessore del laminato di = 1.0 mm

tipo 430G /25 90 kN/m larghezza 19‘000 per lo spessore del laminato di = 0.5 mm

I tessuti agiscono unitamente alla resina (Sikadur®-330) nella quale sono inglobati. Per il calcolo statico non si devono quindi impiegare i valori nominali delle fibre, bensì quelli del laminato. I valori variano a seconda del tipo di tessuto.

La resistenza alla trazione adesiva del sottofondo in calcestruzzo deve essere di almeno 1.0 N/mm � 2. In media almeno 1.5 N/mm2

Il sistema è costituito dal tessuto e dall’adesivo epossidico Sikadur � ®-330Il tempo d’attesa dall’applicazione alla sollecitazione 23°C è di 7 giorni �

Applicazione di SikaWrap®

Nel procedimento a secco SikaWrap® si adagia direttamente nel letto di adesivo Sikadur®-330 applicato in precedenza e quindi si pressa tramite rullo. In questo modo l’adesivo penetra nel tessuto. Questo procedimento è possibile fino a un peso del tessuto di 300 g/m2.

Rinforzo di travi, pareti e pilastri

Tessuto SikaWrap®

Tessuto unidirezionale in fibra di carbonio e fibra di vetro per il rinforzo di pilastri, pareti, solette, travi ecc.

Esempi di applicazione Vantaggi

rinforzo di pilastri tramite legatura �rinforzo della spinta �rinforzo di edifici storici �aumento della resistenza di portata di pareti �

a scopo antisismico.

nessuna corrosione �peso proprio esiguo �facile da trasportare �

Impiego a dipendenza del tipo di fibra

Tipo di fibre Impiego

Carbonio (C) Per il rinforzo attivo, ossia in caso di carico costante o pericolo di affa-ticamento. Si può impiegare anche per rinforzi passivi (antisisma).

Vetro (G) Per rinforzi passivi, ad esempio antisismici o antiurto per i pilastri.

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Rinforzo di spinta con angolari in CFK

Sika® CarboShear® LAngolari in fibra di carbonio, per il rinforzo di spinta su costruzioni portanti in calcestruzzo armato. Sono un complemento al sistema di rinforzo in CFK Sika® CarboDur®, per il rinforzo della resistenza alla flessione.

Esempi d’impiego rinforzo di spinta di strutture portanti in �

calcestruzzo in caso di maggiorazione del carico utile

rimpiazzo dell’armatura di spinta in caso � di risparmi successivi;

aumento della resistenza di portata in caso � di modifiche normative.

Vantaggi nessuna corrosione �peso proprio esiguo �facili da trasportare �facili da tagliare �spessore esiguo, si possono rivestire �

agevolmenteapplicazione facile, anche sopra testa �ancoraggi definiti �

Informazioni per l’ingegnere

Caratteristiche del materiale Resistenza minima alla trazione (Mpa)

Modulo E(Mpa)

Estensione a rottura

Massima estensionecalcolata Rd

Sika® CarboShear® 2‘250 120‘000 1.7 % 0.60 %

L’ancoraggio dell’ala più lunga si esegue con l’adesivo � Sikadur®-30 sulla piastra di.

La lunghezza d’ancoraggio influisce sulla forza � d’estrazione dell’angolare.

Resistenza alla trazione adesiva del sottofondo in � calcestruzzo: almeno 1.5 N/mm2, nella media 2.0 N/mm2

Il sistema è costituito dagli angolari e dall’adesivo �

Sikadur®-30 oppure Sikadur®-30 LP regola generale per il consumo dell’adesivo: da 0.5 a 1.0 kg per singolo angolare (a seconda delle dimensioni).

Gli angolari possono essere rivestiti come le lamelle � Sika® CarboDur®.

Lunghezza d’ancoraggio

Forza d’estrazione(rottura)

Forza d’estrazione relativa in % della sollecitazione a rottura

100 mm ca. 77 kN ca. 60

150 mm ca. 100 kN ca. 80

200 mm ca. 120 kN ca. 95

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Indurimento accelerato

Termoinduritore Sika® CarboDur®

Riscaldatore elettrico per l’indurimento accelerato degli incollaggi di lamelle CFK Sika® CarboDur® oppure per aumentare la temperatura d’impiego.

Funzionamento La corrente continua con un voltaggio approssimativo da 0 a 100 V viene immessa attraverso le lamelle che fungono da resistenza e si riscaldano. In questo modo si riscalda anche l’adesivo sottostante che indurisce più rapidamente.

Vantaggiindurimento rapido dell’adesivo per armature, entro 2 – 4 ore �consente l’esecuzione dei lavori di rinforzo a temperature basse; �facile da trasportare; �per aumentare la temperatura d’impiego (resistenza maggiorata al calore dell’adesivo per �

armature Sikadur®-30 LP)uso semplice �risparmio sui costi grazie al tempo di risanamento abbreviato �

Informazioni per l’ingegnere Tempi d’indurimento:

Adesivo senza termoinduritore

Sika® CarboDur®

con termoinduritore Sika® CarboDur®

Temperatura + 10°C + 25°C + 60°C + 70°C + 80°C

Sikadur®-30 7 giorni 3 giorni 4 ore 3 ore 2 ore

Sikadur®-30 LP --- 7 giorni 6 ore 4 ore ore

Temperature d’impiego:

Temperaturen Sikadur®-30 Sikadur®-30 LP

+ 30°C senza termoinduritore senza termoinduritore

+ 40°C senza termoinduritore senza termoinduritore

+ 50°C senza termoinduritore senza termoinduritore

+ 60°C impossibile con termoinduritore

+ 70°C impossibile con termoinduritore

+ 80°C impossibile con termoinduritore (indurimento a 90° C)

Limiti:

Kleber Senza termoinduritore Sika® CarboDur® Con termoinduritore Sika® CarboDur®

Sikadur®-30 + 8°CEvitare i sottofondi congelati (ghiaccio)

Sikadur®-30 LP + 25°C

*Con temperature basse (< +10 °C) l’adesivo risulta più difficile da mettere in opera (viscosità elevata). Si consiglia di immagazzinare l’adesivo a circa +20°C per una durata approssimativa di 24 ore prima dell’applicazione.

La temperatura ottenibile dipende dal tipo e dalla lunghezza delle lamelle. In generale vale la regola secondo la quale con le sezioni minori del tipo S si ottengono temperature più elevate di quelle raggiungibili con le sezioni maggiori del tipo M. Quale riferimento, si consideri che con una lunghezza di 15 m è possibile ottenere aumenti di temperatura nell’ordine di 50°C.

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Rinforzo strutturale con lamelle in CFK pretensionate

Informazioni per l’ingegnere Le caratteristiche del sistema di pretensionamento si basano sulla qualità scelta del sistema d’ancoraggio e sono confermate dalle prove di omologazione.

Testa d’ancoraggio Lamelle in CFK

Materiale CFK Tipo Sika CarboDur® S624

Peso 550 g Resistenza alla trazione 2800 N/mm2

Misure 60/80 x 110 mm Misure 60 x 2.4 mm

Inserimento nell’adesivo:

Con la sezione della lamella (60 x 2.4 mm) si può assorbire complessivamente una forza di trazione pari a 250 kN (con fattore di sicurezza di 1.6). Con il pretensionamento P0,max = 220 kN si aggiungono localmente 30 kN, fino al raggiungi-mento del limite della sicurezza di portata.

Sika® StressHead® e VSLIl sistema di pretensionamento StressHead si basa sul principio del pretensionamento esterno, con o senza adesivo, costituito da teste di tensione con trasmissione della forza concentrata alle estremità della lamella.

Esempi di applicazione rinforzo di strutture portanti in caso di maggiorazione del carico utile �formazione di elementi di trazione nel rinforzo di pareti (antisisma) �riduzione delle deformazioni �riduzione delle tensioni nell’armatura in acciaio �contenimento delle larghezze di fessurazioni �

Argomenti a favore del sistema di pretensionamento StressHead può essere applicato sotto carico (sollecitazione dinamica) �può essere impiegato anche su sottofondi di cattiva qualità (calcestruzzo: almeno 10 N/mm � 2)sfruttamento delle buone qualità del materiale delle lamelle in CFK �breve ancoraggio finale della lamella in CFK (meno di 12 cm) �trasmissione di forza concentrata nel sottofondo �applicazione semplice ed economica, senza dispositivi di sollevamento o di pressione �applicazione completamente indipendente dalle intemperie e dalle temperature �

(senza adesivo)

Sistema di pretensionamento StressHead

Forza di pretensionamento P0, max = 220 kN

Forza ancorata Pu, min = 300 kN

Pretensionamento P0 = 1540 N/mm2

Estensione P0 = 0.95 %

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Strutture dei sistemi

Risanamento del calcestruzzo e rinforzoSe l’armatura della struttura esistente è corrosa in seguito a carbonatazione o all’azione dei cloruri, la superficie del calcestruzzo deve essere asportata e riprofilata. La malta da Sika® MonoTop®-412 N deve essere lasciata essiccare sufficientemente a lungo (al massimo 4% di umidità del sottofondo secondo il metodo CM). Il tempo d’attesa a 20°C è di circa 7 giorni, sempre a dipendenza del clima e dello spessore dello strato.

ProtezioneLa superficie della lamella può essere rivestita con una vernice colorata, ad esempio Sikagard®

-550 W Elastic oppure Sikagard®-ElastoColor W. Applicando un colore chiaro si possono ridurre le temperature superficiali se le lamelle sono esposte direttamente all’irradiazione solare.

Le lamelle possono anche essere ricoperte con una malta cementizia, ad esempio per proteggerle contro i danni intenzionali.

Quando si impiegano le lamelle Sika® CarboDur® sulle travate di un ponte stradale che in seguito sono soggette alla fiammatura di manti bituminosi d’impermeabilizzazione, le lamelle de-vono essere protette contro il calore. Il sistema è stato collaudato con successo in laboratorio e sui cantieri.

Riprofilamento del calcestruzzo1 Malta da riprofilamento Sika® MonoTop- 412N, compreso il ponte adesivo con Sika® MonoTop®-9102 Lamella Sika® CarboDur® incollata con Sikadur®-30

1

2

Rivestimento di protezione1 Lamelle Sika® CarboDur®, spatolatura ra schiata Sikadur®-30 cosparsa con sabbia.2 Rivestita con Sika® MonoTop®-623

1

2

Protezione contro il calore1 Sikadur®-302 Lamella Sika® CarboDur®

3 Sikadur®-30 con sabbia di quarzo4 SikaTop®-Armatec® 110 EpoCem®

5 Sikafloor®-82 EpoCem®

1

2

3

4

5

Rivestimento1 Lamella Sika® CarboDur®

2 Rivestita con Sikagard®-550 W Elastic oppure Sikagard®-ElastoColor W

1

2

Page 14: Rinforzi statici in carbonio

26

Protezione antincendio

Sistema di protezione con piastre antincendioIl sistema dell’armatura incollata è costituito dalle lamelle in fibra di carbonio o dal tessuto di fibra e dall‘adesivo epossidico. In caso d’incendio questo adesivo epossidico perde la sua resistenza. Il flusso di forza dal sottofondo alla lamella o al tessuto viene interrotto è il rinforzo non è più efficace. Se in caso di guasto dell’armatura incollata la sicurezza di portata potrebbe non essere più garantita, l’armatura incollata deve essere protetta contro le temperature troppo elevate.

Il modo migliore è quello di impiegare piastre antincendio. Le prove eseguite dall’EMPA in forni orizzontali hanno dimostrato che le lamelle in CFK possono essere efficacemente protette contro gli effetti del fuoco utilizzando piastre antincendio (Promat). Contrariamente alle lamelle in acciaio, quelle in CFK non devono essere fissate con bulloni per evitare la caduta

Informazioni per l’ingegnere La norma SIA 166 dispone:Se in caso di guasto dell’armatura incollata, la resistenza di portata della struttura non rinforzata sarebbe insufficiente, l’armatura incollata deve essere protetta contro il fuoco, il vandalismo o altri danni. Se la resistenza di portata della struttura non rinforzata è maggiore del valore di misurazione ridotto Ed = Gk + x Qk non è necessario prevedere interventi per la protezione dell‘armatura incollata.

Il rapporto relativo alle prove dell’EMPA può essere richiesto a Sika Schweiz AG.

Tempo [min]

Tem

pera

tura

T [°

C]

Incendio normalizzato ISO

10 20 30 40 50 60 70 80 90

200

400

800

1000

600

Ricerca

Nel frattempo numerosi istituti di collaudo e di ricerca in tutto il mondo hanno eseguito prove con il sistema Sika® Carbo-Dur®. Presentiamo qui una selezione di lavori, rapporti e omologazioni relativi all’area di lingua tedesca:

Rapporti di ricerca (cronologia)

Armatura esterna in resine epossidiche rinforzate con fibra di carbonio su calcestruzzo armato

Dissertazione di Hp. Kaiser, ETH Zurigo, n. 8918 1989

Rinforzo di calcestruzzo armato con lamelle in fibra pretensionate e adesivo Dissertazione di M. Deuring, ETH Zurigo, n. 10199 (rapporto EMPA n. 224)

1993

Rinforzo di opere murarie con lamelle in fibra e adesivo in zone a rischio sismico

Dissertazione di G. Schwegler, ETH Zurigo, n. 10672 (rapporto EMPA n. 229)

1994

Rapporti di prova (con indicazione dei materiali Sika impiegati)

Prove d’incendio su strutture portanti in calcestruzzo rinforzate successivamente

Rapporti EMPA n. 148795 Sikadur® -30

Esame dello strato adesivo di lamelle CFK incollate su calcestruzzo Rapporti EMPA n. 154490 Sika® CarboDur® Typ SSikadur® -30

Prove di carico statico su travi in calcestruzzo rinforzate con il sistema Sika CarboDur

Rapporti EMPA n. 154490/1 Sikadur® -30

Irrigidimento delle travi trasversali in legno del ponte storico di Sins con materiali sintetici rinforzati con fibra di carbonio (CFK)

Rapporti EMPA n. 142769 Sika® CarboDur® Typ SSikadur® -30Sika® CarboDur® Heizgerät

Prova delle lamelle di spinta in CFK su travi T1 e T2 di platee in calcestruzzo armato

Rapporti EMPA n. 169219/1 Sika® CarboShear® LSikadur -30Sika® CarboDur® Typ M

Prova delle lamelle di spinta in CFK. Trave a sbalzo T3

Rapporti EMPA n. 69219/2 Sika® CarboShear® LSikadur® -30

Rinforzo di spinta con tessuto in CFK.Trave di prova T4

Rapporti EMPA n. 200137/1 Sika® Wrap Hex® -230CSikadur® -330

Rinforzo di spinta con tessuto in CFK.Trave di prova T5, tessuto posato a 45°

Rapporti EMPA n. 405552 Sika Wrap Hex -230CSikadur® -330

Omologazioni in GermaniaPerizie: iBMB, TU Braunschweig: prova dell’adesivo epossidico Sikadur® 30 e del primer Icosit 277 secondo le “Direttive per l’esame d’omologazione di adesivi in resina reattiva e primer per rinforzi con lamelle incollate su strutture portanti in calcestruzzo armato” (progetto 1989). Rapporto di prova n. 1871/0054.

Ufficio d’ingegneria Prof. Dott. Ing. F. S. Rostásy: perizia G97/0250, valutazione dell’idoneità delle lamelle in CFK del sistema Sika® CarboDur® come armatura incollata per il rinforzo di elementi costruttivi e base di misurazione per l’omologazione generale dell’ente di vigilanza edile. Braunschweig 1997. Ufficio d’ingegneria Prof. Dott. Ing. E.h. F. S. Rostásy: perizia G99/0355, valutazione dell’idoneità delle lamelle in CFK Sika® CarboDur® tipo M quale armatura incollata per accrescere la capacità di resistenza alla trazione flettente di platee e travi in acciaio o calcestruzzo precompresso e indicazioni di misurazione per l’omologazione generale dell’ente di vigilanza edile. Braunschweig 1999.

Omologazioni:

Incollaggi resistenti alla spinta tra piastre in acciaio ed elementi costruttivi in calcestruzzo armato o elementi in calcestruzzo precompresso con il sistema costituito dall’adesivo Sikadur® 30 e dal primer Icosit® 277

Istituto tedesco di tecnica edile, Berlino Z36.130 dal 1995

Rinforzo di elementi costruttivi in calcestruzzo armato e calcestruzzo precompresso tramite le lamelle in fibra di carbonio Sika® CarboDur® incollate e resistenti alla spinta.

Istituto tedesco di tecnica edile, Berlino Z36.1229Complemento con il tipo M, modulo E = 210000 N/mm2

dal 1997

Piastre antincendio

Calcestruzzo

Lamella in CFK incollata

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Posa in opera di piastrelle

Colle e sigillanti per l’involucro della struttura

Protezione antincendio per acciaio e calcestruzzo

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Ripristino e protezione del calcestruzzo

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Prima della lavorazione e della messa in opera si deve sempre consultare la scheda vigente dei dati sulle caratteristiche del prodotto. Fanno stato le condizioni commerciali generali vigenti.

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