STUDIO TECNICO DI INGEGNERIAIng. CLAUDIO CONTINI

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Rinforzo con CFRP di Pilastri soggetti ad uno sforzo di Rinforzo con CFRP di Pilastri soggetti ad uno sforzo di pressoflessione retta (“N” con grande eccentricità)pressoflessione retta (“N” con grande eccentricità)

Titolare:

Dott. Ing. CLAUDIO CONTINI(N° di iscrizione all’Ord. degli Ing. della Prov. di BO: 5777/A)

Collaboratori:

Dott. Ing. ANDREA BENEDETTI(N° di iscrizione all’Ord. degli Ing. della Prov. di BO: 7105/A)

Dott. Ing. MARCO SARTI(N° di iscrizione all’Ord. degli Ing. della Prov. di BO: 7719/A)

Bologna, 23/04/2008

Ubicazione dell’Intervento

Ristrutturazione di un capannone industriale per realizzazione di nuove unità abitative

Stato di Fatto

Struttura Portante: TELAIO IN CEMENTO ARMATO

Stato di Fatto

Stato di Progetto

Problematiche Strutturali

1) Conservazione della sagoma esterna del fabbricato esistente

2) Inserimento di due nuovi solai

3) Spostamento delle catene esistenti

SOLUZIONE:

Realizzazione di un nuovo telaio in c.a.

indipendente da quello esistente (interno e giuntato ad esso)

GROSSO PROBLEMA !!

Soluzione Strutturale Proposta

NUOVO TELAIO IN C.A. INDIPENDENTE DA

QUELLO ESISTENTE

SPOSTAMENTO DELLE CATENE ESISTENTI

[Abbassamento di 100 cm]

N.B.: lo spostamento della catena si è reso necessario per rendere fruibili gli ambienti a secondo piano !!

SOLUZIONE PROGETTUALE

MEDIANTE “CFRP”

Analisi del Problema1) Le catene devono fare parte della struttura esistente in c.a..

2) E’ necessario conoscere le caratteristiche geometriche e meccaniche della struttura esistente.

DATI NECESSARI:

- Dimensioni dei pilastri esistenti e loro armatura + classe dei materiali utilizzati;

- Dimensione delle catene esistenti e loro passo;

- Pacchetto strutturale di copertura.

- Catene da ancorare ai pilastri esistenti del primo piano

- Pilastri con stato di sollecitazione differente da quello originario.

Elaborati strutturali di progetto Rilievi e saggi in loco

Analisi del ProblemaDATI OTTENUTI DAI SAGGI EFFETTUATI:

- PILASTRI ESISTENTI:

Lato interno Lato esterno

Analisi del ProblemaDATI OTTENUTI DAI SAGGI EFFETTUATI:

- CATENE ESISTENTI: 24 aventi interasse di 2.15 m

Analisi del Problema

DATI OTTENUTI DAI SAGGI EFFETTUATI:

- COPERTURA ESISTENTE: Copertura in “Latero-Cemento” gettata in opera

Altezza strutturale: (12+8)=20 cm {pignatte: h=12cm ; soletta: s=8cm}

Larghezza travetti (con fondello in laterizio): 20 cm

Armatura singolo travetto: ad intradosso + rete elettrosaldata ad estradosso

Larghezza pignatte: 32 cm

Analisi del ProblemaVALUTAZIONE DEL NUOVO STATO DI SOLLECITAZIONE DEI PILASTRI

Trave di Gronda

Copertura Esistente

Nuova Struttura staccata dall’Esistente

Pilastro Esistente

NUOVA POSIZIONE DELLE CATENE

(Nuovo Passo: 4.30m)

Catene Esistenti da abbassare

(passo: 2.15m)

Interasse Pilastri

Esistenti

R

V

HH

H

1.00C H h H m

Analisi del Problema

- ANALISI DEI CARICHI DELLA COPERTURA

Carichi Permanenti (peso proprio + guaina + manto di copertura): Gk = 3.7 KN/m2

Carichi Accidentali (neve): Qk = 1.3 KN/m2

21 0

2

1.4 1.5 7.13 /n

d g k p k q k i ik k ki

F G P Q Q G Q KN m

- SCHEMA STATICO (si ragiona su un metro lineare di copertura):

p* = 7.13 KN/m ; l = 10.20 m ; f = 2.60 m

V* = 36.36 KN

H* = 35.66 KN

Analisi del Problema

R

V

H

H

1.00C H h H m

H

V* = 36.36 KN

H* = 35.66 KN

Sono valori per metro lineare di copertura !!

Essendo: ipilastri = 4.30 m

V = V*·ipilastri = 156.36 KN

H = H*·ipilastri = 153.34 KN

1.00 153.34C H h H m KNm

N = V = 156.36 KN

M = C = 153.34 KNme = M/N = 0.98 m

IL GENERICO PILASTRO ESISTENTE RISULTA SOLLECITATO DA UNO SFORZO DI PRESSOFLESSIONE (cioe’, con un “N” altamente eccentrico)

DOMINIO DI RESISTENZA “M-N”

Analisi del Problema

Soluzione del Problema

RINFORZO DEI PILASTRI ESISTENTI MEDIANTE “CFRP”

Sd Rd SdM M N

Rinforzo longitudinale con “CFRP” applicando una o più lamelle su uno

o più strati al lembo teso di tutti i pilastri da rinforzare (lato interno)

Confinamento di tutti i pilastri mediante uno o più strati di tessuto

di composito fibrorinforzato (fasciatura mediante “CFRP”)

INCREMENTO DELLA RESISTENZA ULTIMA DI TUTTE LE MEMBRATURE PRESSOINFLESSE

+

Soluzione del Problema

Riferimento Normativo: CNR-DT 200/2004 – “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Collaudo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati”

Sd Rd SdM M N

Procedura di verifica seguita !!

Soluzione del Problema

dove:0.83 ck

cdc

Rf

solo se la membratura NON risulta confinata !!!

Qualora la membratura in c.a. risulti “confinata”, in luogo di “fcd” bisogna considerare “fccd” (resistenza di progetto del calcestruzzo confinato) attraverso la relazione:

dove:

Soluzione del ProblemaNote le caratteristiche geometriche e le proprietà meccaniche del rinforzo si procede iterativamente come sotto riportato:

RELAZIONE SODDISFATTA ???

Il rinforzo previsto risulta sufficiente.

SI NO

Bisogna modificare le caratteristiche geometriche e/o le

proprietà meccaniche del rinforzo e reiterare il ciclo appena esposto.

Soluzione del ProblemaImplementazione generalizzata delle formule per la verifica di elementi in c.a. rinforzati mediante “CFRP” (secondo le istruzioni della CNR-DT 200/2004):

Foglio di Lavoro con “Microsoft EXCEL”

in funzione delle caratteristiche geometriche e delle proprietà meccaniche della membratura in c.a. da rinforzare;

in funzione delle caratteristiche geometriche e delle proprietà meccaniche del rinforzo adottato;

in funzione della modalità di disposizione del rinforzo previsto; in funzione del tipo di rinforzo necessario per l’elemento in questione (flessione,

taglio, sforzo normale centrato e/o sforzo normale eccentrico);

Verifica Rinforzi “A FLESSIONE”

Verifica Rinforzi “A TAGLIO”

Verifica Rinforzi per “N-CENTRATO”

Verifica Rinforzi per “N-ECCENTRICO”

Soluzione del Problema

Rinforzo fibroso “Armoshield” in Carbonio Tessuto Unidirezionale U330

Rinforzo Longitudinale in Carbonio “Armoshield” LAMELLE CFK 160/2000

Soluzione del Problema

In base ai saggi effettuati !!

Soluzione del Problema

> 0.05 (per CNR-DT 200/2004)

Soluzione del Problema

essendo:

VSd = H =153.34 KN

Soluzione del Problema

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GRAZIE PER LA VOSTRA ATTENZIONEGRAZIE PER LA VOSTRA ATTENZIONE

Titolare:

Dott. Ing. CLAUDIO CONTINI(N° di iscrizione all’Ord. degli Ing. della Prov. di BO: 5777/A)

Collaboratori:

Dott. Ing. ANDREA BENEDETTI(N° di iscrizione all’Ord. degli Ing. della Prov. di BO: 7105/A)

Dott. Ing. MARCO SARTI(N° di iscrizione all’Ord. degli Ing. della Prov. di BO: 7719/A)

Bologna, 23/04/2008