Che cos'è il calcolo del rinforzo di un edificio in cemento armato?

La sicurezza sismica di un edificio rinforzato secondo TBDY 2018 si determina con i principi di valutazione previsti per gli edifici esistenti. Il calcolo del rinforzo non è quindi un calcolo separato: è la ripetizione della stessa analisi di vulnerabilità con gli elementi rinforzati.

La normativa definisce il rinforzo a livello di elemento e di sistema: fasciatura dei pilastri con polimero fibrorinforzato, calcestruzzo armato o acciaio, ingrandimento della sezione dei pilastri (incamiciatura), fasciatura delle travi, nuovi setti in c.a. e rinforzo dei tamponamenti. Ogni metodo incide in modo diverso su rigidezza, resistenza e duttilità; ad esempio, i metodi di fasciatura non aumentano la capacità flessionale del pilastro, mentre l'incamiciatura sì.

In StatiCAD il rinforzo è definito come proprietà dell'elemento. Con l'opzione «Considera il rinforzo nel calcolo» disattivata il programma calcola lo stato attuale dell'edificio, con l'opzione attivata lo stato rinforzato; rigidezza, capacità, limiti di danno, verdetto sull'edificio e relazione si aggiornano insieme.

Che cosa fa StatiCAD nel rinforzo del cemento armato?

Il rinforzo di elementi e sistema, considerato nel calcolo e riportato in relazione secondo la corrispondente previsione normativa.

Rinforzo dei pilastri

  • Fasciatura in polimero fibrorinforzato (FRP), Allegato 15B: modello del calcestruzzo confinato, limiti di danno e contributo a taglio
  • Verifica dell'insufficiente lunghezza di sovrapposizione con FRP (15B.4) e spessore di FRP necessario
  • Ingrandimento della sezione (incamiciatura): 1–4 lati, armatura longitudinale e staffe dell'incamiciatura; coefficiente 0,9 su rigidezza e resistenza
  • Aumento della resistenza a taglio con fasciatura in c.a. e in acciaio

Rinforzo delle travi

  • Fasciatura in FRP: modello confinato e contributo a taglio, con la condizione sull'interasse delle strisce
  • Contributo alla resistenza a taglio con staffe esterne
  • Nel calcolo si applica la prescrizione normativa per cui i metodi di fasciatura non aumentano la capacità flessionale delle travi

Rinforzo di setti e sistema

  • Fasciatura in FRP delle zone di estremità dei setti
  • Nuovo setto di rinforzo in c.a.: ignorato nel modello prima del rinforzo, considerato come nuovo elemento dopo il rinforzo
  • Verifica di diametro, interasse, profondità e capacità di scorrimento degli ancoraggi tra setto e telaio esistente
  • Note di promemoria per la zona di estremità del setto e per la fondazione

Rinforzo dei tamponamenti (Allegato 15C)

  • Rinforzo con intonaco armato con rete e striscia diagonale in FRP
  • Modellazione con puntone diagonale equivalente compresso (in FRP anche con tirante)
  • Regione di danno in base a capacità a taglio e limiti dell'angolo di scorrimento (TBDY Tabella 15.2)
  • Il tamponamento rinforzato partecipa al verdetto sull'edificio come elemento verticale

Prima e dopo nello stesso progetto

  • I dati di rinforzo sono salvati con il progetto; con l'opzione disattivata i risultati coincidono con quelli dell'edificio attuale
  • Con l'opzione attivata rigidezza, capacità, limiti di danno e verdetto sull'edificio sono calcolati nello stato rinforzato
  • Nella prima pagina della relazione la sintesi prima → dopo: livello prestazionale dell'edificio, percentuali dei criteri 15.8, elementi rinforzati ed elementi la cui regione di danno cambia

Verifiche normative

  • Nella finestra delle proprietà, sintesi istantanea delle grandezze normative (pressione di confinamento, resistenza confinata, contributi a taglio)
  • Dati che non soddisfano la condizione (raggio dello spigolo FRP, rapporto dei lati, spessore di fasciatura e incamiciatura, ancoraggio, spessore dell'intonaco, rapporto di aperture) compaiono come errore o avviso nella Lista di controllo del progetto
  • L'effetto del rinforzo su rigidezza e sezione si riflette anche nell'analisi pushover non lineare

Come funziona

  1. Eseguire l'analisi di vulnerabilità dell'edificio esistente; questo è lo stato prima del rinforzo.
  2. Nella scheda Rinforzo della finestra delle proprietà di pilastri, travi, setti e tamponamenti da rinforzare, inserire metodo e parametri. Con la selezione multipla si può applicare a più elementi contemporaneamente.
  3. In Impostazioni generali del progetto attivare l'opzione «Considera il rinforzo nel calcolo» ed eseguire di nuovo l'analisi.
  4. Con l'opzione «Aggiungi alla relazione il confronto prima/dopo il rinforzo» portare il confronto dei due stati nella prima pagina della relazione.

Relazioni

Le informazioni sul rinforzo sono integrate nella relazione di vulnerabilità:

  • Colonna «Rinforzo» nelle tabelle di pilastri e travi, con metodo e parametri
  • Nella riga del nuovo setto, rapporto degli ancoraggi e nota sulla zona di estremità
  • Angolo di scorrimento, capacità e regione di danno dei tamponamenti rinforzati
  • Confronto del livello prestazionale dell'edificio prima e dopo il rinforzo
  • Righe delle condizioni normative nella Lista di controllo del progetto

Validazione

Le relazioni del modulo di rinforzo, cioè il modello di confinamento dell'Allegato 15B, i contributi a taglio, la verifica della sovrapposizione, le proprietà della sezione incamiciata e i puntoni diagonali dell'Allegato 15C, sono state confrontate numericamente con calcoli indipendenti e calcoli manuali.

Che con l'opzione di rinforzo disattivata i risultati restino identici a quelli dell'edificio privo di rinforzo definito viene verificato a ogni edizione.

Dettagli degli studi di validazione (Base di conoscenza)

Normative

TBDY 2018 15.9–15.10 Allegato 15B (polimero fibrorinforzato) Allegato 15C (tamponamento) TBDY 2018 Capitolo 15 TS 500
In quale edizione? Il modulo di rinforzo del cemento armato, insieme all'analisi di vulnerabilità, è disponibile nelle edizioni StatiCAD Ultimate, Profesyonel e Betonarme.

Domande frequenti

Quali metodi di rinforzo si possono calcolare?

Nei pilastri: fasciatura in polimero fibrorinforzato, incamiciatura (ingrandimento della sezione), fasciatura in c.a. e in acciaio; nelle travi: fasciatura in polimero fibrorinforzato e staffe esterne; nei setti: fasciatura delle zone di estremità con polimero fibrorinforzato e nuovo setto in c.a.; nei tamponamenti: intonaco armato con rete e striscia diagonale in polimero fibrorinforzato.

Servono due progetti separati per prima e dopo il rinforzo?

No. Il rinforzo è memorizzato nello stesso progetto come proprietà dell'elemento. Con l'opzione «Considera il rinforzo nel calcolo» disattivata si calcola l'edificio esistente, con l'opzione attivata l'edificio rinforzato; il confronto dei due stati può essere portato nella prima pagina della relazione.

Qual è la differenza tra incamiciatura e fasciatura in polimero fibrorinforzato?

Secondo TBDY 2018, i metodi di fasciatura (polimero fibrorinforzato, fasciatura in c.a. e in acciaio) non aumentano la capacità flessionale del pilastro; aumentano duttilità e resistenza a taglio. L'incamiciatura, invece, ingrandendo la sezione, aumenta insieme rigidezza, resistenza flessionale e a taglio. StatiCAD considera ciascun metodo con queste differenze.

Il rinforzo viene considerato anche nell'analisi pushover?

Sì. Gli effetti su rigidezza e sezione dei rinforzi con polimero fibrorinforzato, incamiciatura, nuovi setti e tamponamenti si riflettono anche nell'analisi pushover non lineare. Le verifiche a taglio aggiuntive, come fasciatura in acciaio, staffe esterne e ancoraggi, sono riportate nella valutazione lineare.

Che cosa succede se inserisco un rinforzo che non soddisfa la condizione normativa?

Il calcolo non si interrompe; la condizione corrispondente compare nella Lista di controllo del progetto come riga di errore o avviso ed è mostrata anche nella sintesi della finestra delle proprietà. La decisione finale spetta all'ingegnere.

Esiste il calcolo del rinforzo per gli edifici in muratura?

Sì. Negli edifici in muratura il rinforzo può essere eseguito con calcestruzzo proiettato, cordoli verticali, polimero fibrorinforzato e nuove pareti. Per i dettagli, vedere la pagina Programma per edifici in muratura.

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