SIS.MI.C.A.

Il sistema SIS.MI.C.A. nodo si applica alle strutture esistenti in cemento armato, in particolare ai nodi trave-pilastro non confinati.

Il sistema SIS.MI.C.A.

Il sistema SIS.MI.C.A. nodo si applica alle strutture esistenti in cemento armato, in particolare ai nodi trave-pilastro non confinati. I nodi appartenenti a questa categoria sono tipicamente quelli situati sul perimetro della struttura con la distinzione fra nodi d’angolo e nodi di facciata.

L’applicazione del sistema SIS.MI.C.A. è possibile anche per pilastri e travi in cemento armato, garantendo il confinamento degli elementi e eliminando il deficit di resistenza a flessione, pressoflessione e taglio.

Le attuali norme tecniche per le costruzioni prevedono che quando una struttura giunge al collasso, questo debba avvenire secondo un’opportuna “sequenza” denominata “Gerarchia delle resistenze” o “Capacity Design” come definito nel mondo anglosassone. L’ordine di collasso ottimale richiesto per i nuovi edifici è dato dalla sequenza Trave-Pilastro-Nodo.

La Gerarchia delle resistenze

“La Gerarchia delle resistenze” impone che il nodo sia l’elemento più resistente del complesso strutturale e quindi l’ultimo a cedere in caso di sisma. La mancanza di staffe o il loro errato posizionamento, specie nelle strutture datate, posiziona il nodo al grado più basso della gerarchia esponendo l’intera struttura ai ben noti pericoli ed alle più note, tristi conseguenze. La mancanza di confinamento nei nodi strutturali e l’utilizzo di calcestruzzi scadenti, determinano, durante l’evento sismico, la creazione di cerniere plastiche che (se localizzate in punti particolarmente sensibili della struttura quali i nodi) causano il collasso repentino e non prevedibile dell’edificio.

I nostri sistemi di rinforzo strutturale sono stati ideati per ovviare a queste diffuse problematiche, integrando la staffatura dei nodi strutturali in c.a. e determinandone anche un migliore confinamento e una maggiore resistenza sotto l’azione del sisma.

Il sistema prevede la progettazione ad hoc di inserti in acciaio con caratteristiche specifiche e differenti spessori e forme, che vengono applicati all’elemento strutturale da rinforzare previa rimozione del copri ferro.

Mediante appositi ancoraggi di dimensioni ed angolazione determinate, gli inserti vengono fissati e successivamente ricoperti di malta a ricostituire il copriferro precedentemente rimosso. L’intervento di rinforzo non comporta quindi alcun cambiamento della rigidezza dell’edificio e tanto meno delle masse della struttura portante.La velocità di messa in opera, la minima invasività e l’assoluta assenza di interferenza con la fruibilità dell’edificio, consentono l’applicazione dei Kit senza precauzioni particolari anche durante il normale uso dell’edificio e senza interferire con il suo utilizzo. Non comportano la rottura dei tamponamenti, come invece richiesto da altri sistemi sul mercato.

L’applicazione determina la solidarizzazione delle armature, l’ottimale confinamento del calcestruzzo e l’eliminazione del disassamento delle armature sotto l’azione sismica. I Kit vengono realizzati utilizzando acciai del tipo S355 conformi alla normativa.

STRUTTURE

ANNI ‘50

La maggior parte del patrimonio edile italiano costruito in c.a. è stato realizzato durante il periodo del boom economico a partire dagli anni ’50 fino agli anni ‘70. In questo periodo la progettazione veniva effettuata in totale assenza di qualsiasi principio di Capacity Design e la staffatura dei nodi trave-pilastro era spesso trascurata o addirittura ritenuta inutile; anche nelle analisi numeriche il pannello nodale veniva erroneamente considerato come infinitamente rigido e anche “super armato” e di conseguenza trattato alla stregua di semplice elemento geometrico di collegamento tra travi e pilastri.

Nella nostra campagna di studio e sperimentazione effettuata presso l’Università di Bergamo (con la supervisione del Prof. Ing. Paolo Riva), abbiamo ricreato le condizioni reali delle strutture tipiche degli anni 70 costruendo modelli scala 1:1 e sottoponendoli alle prove necessarie a stabilirne il comportamento sotto sisma.

Come mostrato in figura, il campione studiato è rappresentativo di un nodo d’angolo composto da una trave principale di sezione 30×50 cm, luce netta pari a 195 cm, ed un moncone di trave secondaria di 65 cm; il pilastro (di sezione 30×30 cm) ha una altezza totale di 3 metri.
Sia le travi che i pilastri sono staffati con armatura liscia di diametro Ø6 per i pilastri e Ø8 per le travi; le staffe sono chiuse con ganci a 90° secondo i dettami costruttivi dell’epoca, anziché a 135° come previsto dalle attuali norme sismiche. Le staffe, come era pratica costruttiva negli anni ’70, non proseguono nel pannello nodale, dove l’unica armatura presente è quella longitudinale delle travi e del pilastro che vi convergono.

Le barre longitudinali sono in acciaio liscio ed ancorate con uncini piegati a 180°; si possono distinguere gli ancoraggi ad uncino delle barre dalle travi confluenti nel nodo, e gli ancoraggi delle barre all’interno del pilastro, in corrispondenza della ripresa di getto tra un piano e l’altro della struttura.

In figura sono mostrate le caratteristiche geometriche e la disposizione delle armature per il campione “anni 70”.
Queste caratteristiche, relegano il nodo al punto più basso della scala della gerarchia delle resistenze facendolo divenire- contrariamente a quanto richiesto dalla normativa- la parte più debole della struttura e il meno adatto a garantire una adeguata risposta al sisma. Oltre ai problemi di staffatura del nodo precedentemente menzionati, sono molti i fattori che mettono in discussione le proprietà antisismiche della quasi totalità delle strutture in c.a. costruite nell’arco temporale ’50-‘70.
La maggior parte di questi edifici non sono in grado di sostenere le azioni sismiche per una serie di carenze fondamentali.
Le principali carenze che si riscontrano sono:

• Il calcolo delle strutture effettuato per soli carichi verticali.
• La mancanza totale di ogni principio di Gerarchia delle resistenze.
Molti degli edifici sono stati costruiti prima del 1974, anno dell’entrata in vigore della normativa antisismica.
• Il calcolo della struttura eseguito con il metodo delle tensioni ammissibili.
• L’utilizzo di barre lisce.
• La staffatura di ritti e traversi a passo molto elevato, con ganci a 90° in ferro liscio e diametri ridotti.
• L’inadeguato o addirittura assente confinamento nelle zone di potenziale formazione di cerniere plastiche.
• L’uso di sagomature terminali a uncino.
• La sovrapposizione dell’armatura longitudinale dei pilastri al di sopra del livello di piano.
• L’utilizzo di calcestruzzi con bassi valori di resistenza.

sperimentazione

ed algoritmo di calcolo

I risultati della sperimentazione condotta dal laboratorio dell’Università di Bergamo ha sottolineato come l’applicazione dei nostri sistemi di rinforzo Incrementi fino al 40% la resistenza e raddoppi la capacità di spostamento del sistema nodo-trave-pilastro inibendo il collasso per taglio del nodo.

Elementi strutturali privi di staffatura o costruiti con materiali di qualità scadente, possono essere risanati grazie all’applicazione dei nostri sistemi con un notevole aumento di resistenza e duttilità e – nel caso del nodo – raggiungendo il principale obbiettivo di riportarlo in cima alla scala gerarchica delle resistenze.

Al fine di massimizzare l’effetto benefico del sistema descritto, è stato elaborato assieme all’università di Bergamo un algoritmo di calcolo che consente di “calibrare” i nostri Kit sulle caratteristiche geometriche e sulle armature di cui dispone ogni specifico elemento strutturale.

Sulla base dei dati effettivi, vengono quindi determinate con precisione le singole caratteristiche dell’inserto: lunghezza, larghezza, spessore, curvature ed interasse delle finestrature sagomate. Vengono quindi stabiliti i valori di lunghezza, diametro ed angolo di inclinazione dei tiranti passivi, calcolati per la specifica singola applicazione in modo da massimizzare il rendimento del kit durante la sollecitazione sismica.