In questo capitolo vengono presentate le principali tecniche di rinforzo di strutture esistenti tramite l'impiego di travi in acciaio, cemento e legno fissati tramite incollaggio, bulloni o incastro nel cemento armato.
I bulloni ad espansione o i bulloni di ancoraggio permettono di fissare carichi mesi e pesanti a materiali pieni. I bulloni sono formati da una vite o da un bullone e da un tassello metallico. I bulloni di ancoraggio sono composti da un bullone con spina a cono munito di anello, senza tassello. Il protocollo di messa in opera prevede tre fasi successive:
1. Perforazione del foro con il trapano, 2. Posa del bullone nel foro, 3. Serraggio del pezzo da fissare
NB : Nel cemento, i bulloni resistono ad un carico pari a 8 kN.
Tasselli chimici o sigillatura chimica
Sigillanti cementizi o tasselli chimici permettono di fissare un bullone direttamente nel cemento o nei materiali pieni. I carichi ammessi in questi casi sono molto pesanti e la sigillatura è praticamente indistruttibile. La malta chimica può anche essere utilizzata per fissare armature in una struttura già esistente. Il protocollo di messa in opera avviene in cinque fasi :
1. Realizzazione del foro col trapano, 2. Pulitura meticolosa del foro, 3. Riempimento del foro con la malta, 4. Posizionamento del bullone, 5. Serraggio.
NB : i bulloni resistono a un carico massimo di 90 kN. Ciò dipende molto dal materiale e dalla cura con la quale si realizza il fissaggio (per esempio la qualità della pulitura del foro, etc.)
Esistenti da parecchi anni, i sistemi di ancoraggio o i bulloni a coda di pesce offrono una soluzione di fissaggio meccanico di grande interesse. Nonostante ciò, l'utilizzo di questi dispositivi è vietato nel caso di utilizzo su elementi predisposti a strappo, quando essi sono parte del sistema portante di una costruzione. In questi casi occorre, infatti, adattare i sistemi classici, ad esempio le barre con ancoraggio a croce o ancoraggi a martello.
Il bullone a cosa di pesce ha un gambo fessurato, le cui estremità ramificate sono allargate a caldo per offrire una migliore tenuta all'aggancio.
I sistemi di ancoraggio sono piatti, in acciaio grezzo o zincato, e sono saldati o avvitati sul pezzo da fissare con estremità che sono leggermente a gomito, o sono dei bulloni a coda di pesce, le cui estremità vengono allargate a caldo o a freddo secondo il loro spessore.
A buon mercato perchè semplici da realizzare, utilizzati per la posa definitiva di strutture o di telai pesanti, possono inoltre servire per il fissaggio di elementi di consolidamento per la ristrutturazione.
Piastre di pre-sigillatura con bulloni saldati
Utilizzate per le nuove costruzioni, le piastre di pre-sigillatura possono anche essere utilizzate, in certi casi, per alcuni lavori di ristrutturazione.
Le condizioni di utilizzo sono semplici. Occorre da un lato poter inserire il dispositivo in un supporto valido in grado di sostenere gli sforzi trasmessi in fase di riempimento, e, dall'altra, poter gettare la malta o il cemento.
Questo metodo funziona bene nel caso, ad esempio, di vecchi muri gettati il cui cemento che si è staccato, è stato successivamente ricostituito.
Il fissaggio di una trave metallica su un muro esistente in laterizio è una pratica corrente.
Le travi in acciaio offrono, grazie alle proprietà del materiale stesso, portate considerevoli con abbassamenti ridotti che si annullano quando si utilizza una trave integrata con una soletta. L'unione della soletta con la trave per mezzo di raccordi può aumentare sensibilmente le portate.
Il successo di questa operazione dipende dalla natura degli sforzi trasmessi al punto di appoggio ma anche dalla resistenza intrinseca del muro su cui si interviene. Analogamente, il carico che è possibile sopportare varierà a seconda che ci si trovi alle prese con un muro in mattoni, in edilizia tradizionale o in calcestruzzo gettato.
La tecnica delle piastre a tasselli è adatta per i carichi modesti e medi inferiori a 20 kN. Per carichi superiori, occorre verificare bene la capacità del materiale e il rendimento dei tasselli chimici la cui capacità di resistenza può essere notevolmente influenzata dal materiale della muratura. Può essere dunque utile ricordare che un semplice fissaggio per mezzo di tasselli chimici nel mattone non offre gli stessi risultati rispetto a una trave posata in appoggio sulla muratura, la cui realizzazione è esposta nella pagina seguente.
Fissaggio di una trave di tipo IFB o SFB per il posizionamento di una soletta
Già nota ai greci e ai romani, la tecnica di fissaggio all'interno di un vano è millenaria.
Nelle opere di recupero, i fori di allocazione denominati anche vani, si eseguono prima del posizionamento delle travi che sono messe in bolla, tarate e in ultimo sigillate in maniera definitiva tramite colata di cemento. Per avere una buona resistenza, la parte di trave inserita nel muro deve essere di dimensioni sufficienti; inoltre, per non costituirsi come un incastro, la capacità di rotazione della trave deve essere adatta.
Travi miste che attraversano il muro
Particolare del fissaggio di una trave metallica all'interno di un apposito vano.
Le strutture sane di una grossa opera esistente possono talvolta essere conservate e utilizzate per una nuova realizzazione nella misura in cui soddisfino le nuove esigenze di carico.
Le immagini mostrano a sinistra il posizionamento di una trave in acciaio agganciata a un pilastro in cemento esistente e, a destra, una trave in acciaio fissata per mezzo di una piastra in acciaio e tasselli chimici su una trave in cemento armato. In entrambi i casi, la tecnica è simile.
Dopo aver verificato la resistenza e la stabilità delle strutture rispetto agli sforzi applicati (azione di taglio, momento flettente...) generati dalla nuova situazione di carico, si procede con la foratura del supporto. Tale azione, tuttavia, deve essere eseguita con perizia per non danneggiare le armature del cemento armato.
L'interruzione dell'armatura è particolarmente dannosa, specie quando questa è deputata a resistere a sforzi di flessione. Durante questo tipo di manipolazioni su una struttura esistente, occorre infatti gestire gli incastri con molte precauzioni. Gli sforzi dovuti all'incastro, infatti, quando non sono stati considerati, sono dannosi per il buon funzionamento della struttura e, anche quando sono voluti, non sono comunque semplici da realizzare.
Durante i recuperi, la forte coesione dei muri gettati in cemento esistenti si presta facilmente al posizionamento di travi metalliche complementari.
Da un lato, la resistenza strutturale dei muri è soddisfacente perchè essi presentano carichi ammissibili elevati, dall'altro il posizionamento di piastre o la foratura dei muri per mezzo di appropriati e precisi strumenti da taglio permette il posizionamento di elementi di fissaggio. Esistono diversi metodi per fissare una trave in un muro esistente. Il metodo impiegato dipende dagli sforzi che si vogliono trasmettere.
Il semplice appoggio di una trave con ripresa dell'azione di taglio si può effettuare sia con una piastra fissata per mezzo di tasselli chimici, come mostrato nella scheda precedente, sia posando la trave all'interno di un'apertura concepita a tale scopo. La ripresa di un momento flettente è invece un'azione pià complicata. Occorre prima valutare la resistenza del muro per poi realizzare una cavità nella quale si procederà al raccordo dell'armatura esistente con quella complementare tramite una piastra munita di bulloni saldati.
