Studi di Validazione del Consolidamento in Cemento Armato
Questo articolo riassume gli studi di validazione del modulo di consolidamento in cemento armato e i relativi risultati. Le formule sono state confrontate con un’implementazione indipendente e con calcoli manuali, e i loro effetti sono stati seguiti attraverso i risultati di analisi su edifici campione in cemento armato (varianti a telaio, con setti e con tamponature).
1. Nessuna variazione dei risultati con il consolidamento disattivato
Anche in presenza di dati di consolidamento definiti, con l’opzione principale disattivata i risultati della valutazione prestazionale di tutti gli elementi dell’edificio campione sono stati confrontati riga per riga con quelli precedenti all’aggiunta del modulo di consolidamento ed è stata riscontrata una differenza nulla. Questo confronto viene ripetuto a ogni edizione.
2. Formule EK 15B e catena FRP
| Validazione | Metodo | Risultato |
|---|---|---|
| κa, εf, ρf, fl, fcc, εcc (fasciatura continua e a strisce, circolare, ellisse, 7 casi inclusi i superamenti del rapporto dei lati) | Confronto con implementazione indipendente | Massima differenza relativa 3,3·10⁻¹³ % |
| Vf (continua, a strisce, 5 casi incluso quello in cui la condizione sull’interasse delle strisce non è soddisfatta) | Confronto con implementazione indipendente | 1,7·10⁻¹³ % |
| Vf nella catena di analisi | Applicazione dell’FRP a 12 pilastri e 17 travi | Contributo a taglio della trave identico al valore del test unitario (281,0 kN) |
| Effetto sulla sezione | FRP sui 12 pilastri del 1° piano | Sono cambiati solo i risultati di questi pilastri; capacità di curvatura +3,6% (effetto atteso dell’idealizzazione EK 15B) |
| Lunghezza di sovrapposizione (15B.9–15B.11) | Calcolo manuale | Spessore di FRP necessario e grandezze intermedie identici; spessore necessario nullo quando la staffa esistente è sufficiente |
3. Incamiciatura dei pilastri, fasciatura in acciaio e in cemento armato, staffe esterne
| Validazione | Risultato |
|---|---|
| Rigidezza: incamiciatura di 10 cm su 4 facce sui 12 pilastri del 1° piano | Primo periodo 0,3252 → 0,2811 s; disattivando l’opzione si torna esattamente al valore iniziale |
| Capacità: stessi pilastri | Nei pilastri incamiciati rapporto del momento di snervamento fino a 1,34 (50×50 → 70×70 cm, con coefficiente 0,9) |
| Armatura longitudinale dell’incamiciatura: 8Ø16 | Disposizione e aree delle barre identiche al calcolo manuale; rapporto del momento di snervamento del pilastro (armato/non armato) in media 1,36; disposizioni a U, a L e a singolo lato con incamiciatura su 3, 2 e 1 facce verificate manualmente |
| Modelli di incamiciatura (Composito, Lettera della normativa, Solo incamiciatura; 8 casi) | Proprietà di sezione trasformate identiche al calcolo indipendente con differenza relativa ≤ 4·10⁻¹⁵; controlli manuali coerenti. Ordinamento di periodo e capacità come atteso |
| Staffe dell’incamiciatura | Contributo a taglio identico al calcolo manuale (Ø10/100, 2 bracci: 435,4 kN, con coefficiente 0,9) |
| Incamiciatura monolaterale | Nella sezione asimmetrica le capacità ± sono calcolate separatamente e si assume la minore; con incamiciatura su 4 facce i risultati coincidono con il caso simmetrico |
| Fasciatura in acciaio (Vj) e staffe esterne (Vw) | I valori calcolati coincidono con la formula; Vj identico al valore del riepilogo della finestra |
| Fasciatura in cemento armato | Resistenza a taglio ×0,9; flessione e rigidezza invariate |
4. Nuovo setto di consolidamento
In un edificio campione con setti, un setto è stato contrassegnato come “nuovo setto di consolidamento”:
| Esecuzione | Periodi | Setto |
|---|---|---|
| Non contrassegnato (setto normale) | T1 = 0,3175 s | Setto normale |
| Contrassegnato, opzione disattivata | T1 = 0,4087 s | Assente nel modello prima del consolidamento |
| Contrassegnato, opzione attiva | Identico all’esecuzione non contrassegnata | Domanda dell’ancoraggio q = 332,4 N/mm, capacità qr = 367,2 N/mm, rapporto 0,905 |
Con l’opzione disattivata, dalle distinte delle masse è stato verificato che il peso proprio del setto viene sottratto dal peso di piano, dal peso dell’edificio e dalle masse degli elementi finiti, e che il carico del solaio appoggiato sul setto si distribuisce sugli appoggi adiacenti conservandone il totale. I valori dell’ancoraggio coincidono con il calcolo manuale.
5. Consolidamento delle tamponature (EK 15C)
Nella variante dell’edificio con setti una parete è stata trasformata in tamponatura (654 × 260 cm netti, spessore 24 cm, pilastri 50×50) e sono stati calcolati due metodi:
| Esecuzione | Programma | Calcolo manuale |
|---|---|---|
| Intonaco armato con rete elettrosaldata (30 mm, 2 facce) | ad = 911,2 mm; kd = 77 678,6 kN/m; Vd = 1294,9 kN | ad = 911 mm; kd = 77,66 MN/m; Vd = min(1825; 1295) = 1295 kN |
| Striscia diagonale in FRP | ad = 931,7 mm; kt = 1627,5 kN/m; Tf = 34,4 kN; Vd = 313,9 kN | kt = 1627,5 kN/m; Tf = 34,4 kN; Vd = 313,9 kN |
| Intonaco armato con rete elettrosaldata, opzione disattivata | Risultati identici all’edificio senza consolidamento | — |
Nell’analisi pushover l’impostazione con puntoni monodirezionali è stata confrontata con quella simmetrica a doppio puntone: stesso numero di eventi e differenza del taglio alla base inferiore allo 0,01% (la rigidezza orizzontale complessiva è la stessa; la differenza riguarda solo la distribuzione delle forze nei puntoni). Gli eventi in cui i puntoni diagonali raggiungono la capacità sono stati verificati manualmente: il puntone compresso è stato rimosso dal modello a N = Vd / cos θ, il tirante teso in FRP a T = Tf.
In un modello di prova preparato con dati che non soddisfano le condizioni normative (raggio di smusso piccolo, fasciatura sottile, sovrapposizione corta, ancoraggio insufficiente, intonaco sottile e alto rapporto di aperture), nell’elenco di controllo del progetto sono comparse le righe di errore e avviso attese, senza ripetizioni.
6. Confronto prima / dopo
Nell’edificio campione è stata eseguita prima l’analisi con l’opzione disattivata (prima), poi con incamiciatura applicata a 12 pilastri e opzione attiva (dopo). Il blocco di confronto ha riportato correttamente il livello dell’edificio, le percentuali dei criteri, i 12 elementi consolidati e la distribuzione del danno. Tra l’esecuzione consecutiva delle due analisi nella stessa sessione e la loro esecuzione separata non è stata riscontrata alcuna differenza in termini di danno, tipo di rottura e livello dell’edificio.
7. Interfaccia e salvataggio
- La scheda Consolidamento nelle tre finestre delle proprietà è stata verificata per selezione multipla, attivazione delle opzioni in base al tipo di elemento e situazioni con valori residui dell’elemento precedente.
- I dati di consolidamento sono stati salvati sia in formato testo sia in formato binario del progetto, riaperti e letti in modo identico. I vecchi file di progetto si aprono senza consolidamento.
È fondamentale che tutti i risultati prodotti dal software siano verificati dall’ingegnere responsabile.