L’utilizzo di rinforzi alle strutture in muratura portante di edifici esistenti è largamente utilizzato, in questo periodo, ma mentre l’applicazione di FRP e FRCM è dettagliatamente normata, non esiste la stessa attenzione per la progettazione di rinforzi CRM, nonostante la loro ampia diffusione.Materiali fibrorinforzati per il miglioramento sismico
A seguito del superbonus 110% sono tornate di grande attualità le problematiche relative al miglioramento sismico degli edifici esistenti. Allo scopo per gli edifici in muratura sono molto utilizzati i materiali fibrorinforzati. Essi sono ottenuti dalla unione di fibre lunghe e continue con altissime proprietà meccaniche impegnate in una matrice che può essere organica (resina polimerica di tipo termoindurente) oppure inorganica (malta). Le fibre hanno la funzione di fornire al materiale composito resistenza e rigidezza. La matrice ha la funzione di proteggere le fibre dagli agenti chimici esterni e di garantire il trasferimento degli sforzi da fibra a fibra e tra il supporto e il rinforzo.
Nella muratura in generale i rinforzi a matrice inorganica sono preferiti sia per la millenaria esperienza di connubio tra muratura e intonaco che per la assenza di problematiche presenti nei rinforzi a matrice organica quali la sensibilità all’ambiente, la sensibilità alla temperatura e la scarsa traspirabilità.
Questi rinforzi in casi particolari possono consentire di soddisfare le richieste normative per accedere a bonus fiscali, anche avvolgendo interamente l’edificio come jacketing strutturale, intervenendo solo all’esterno dello stesso, con evidenti vantaggi.
La loro progettazione è spesso gestita attraverso software di calcolo strutturale che implementano norme di calcolo, sistemi e materiali e che rendono l’attività del tecnico più rapida e sicura.
Il quadro normativo che regola i materiali fibrorinforzati
I fibrorinforzati a matrice organica sono classificati come FRP (Fiber Reinforced Polymers). Le normative specifiche che li riguardano sono le “Linea Guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione di compositi fibrorinforzati a matrice polimerica (FRP) da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti” emanate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici aggiornate il 29 maggio 2019 e le “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati” CNR-DT 200 R1/2013.
Le varie tipologie di materiali fibrorinforzati a matrice inorganica sono classificate dalla norma come intonaco armato. Per esse la circolare applicativa delle NTC18 prevede al C8.5.3.1:
“Consolidamento con intonaco armato: l’effetto di questa tipologia di consolidamento può essere stimato attraverso opportune valutazioni che considerino gli spessori della parete e dell’intonaco armato, oltre che i relativi parametri meccanici. In assenza di queste e possibile adottare il coefficiente indicato in tabella, diversificato per le varie tipologie, applicabile ai valori sia dei parametri di resistenza (f,t0 e fv0), sia dei moduli elastici (E e G)”.
La circolare indica inoltre che: “…il consolidamento con intonaco armato non ha alcuna efficacia in assenza di sistematiche connessioni trasversali e la sua efficacia e ridotta quando realizzato su un solo paramento”.
Ai progettisti avrebbe sicuramente fatto piacere che a queste indicazioni qualitative avessero fatto seguito nella norma indicazioni quantitative circa numero e caratteristiche delle connessioni trasversali e circa l’entità della riduzione della efficacia nel caso di un solo paramento.
Il capostipite storico di questa tipologia di rinforzo è il betoncino che consiste nell’affiancare alla parete uno o due strati di malta che inglobano una rete metallica per c.a. Esso è ancora oggi utilizzato dopo essere stato ampiamente impiegato per la ricostruzione del Friuli a seguito dei terremoti del 1975 e 1976.
Gli FRCM (Fiber Reinforced Cementitius Matrix) sono fibrorinforzati a matrice inorganica ottenuti utilizzando reti (dette anche tessuti) realizzate con fili di acciaio ad alta resistenza, arammide, basalto, carbonio, PBO e vetro. Nel caso di una singola rete lo spessore del rinforzo è compreso tra 5 e 15 mm. Nel caso di più reti lo spessore non eccede solitamente i 30 mm. La malta è realizzata con leganti a base di calce o di cemento, con eventuale aggiunta di additivi.
Nel caso di additivi di natura organica è consigliato che la componente organica non ecceda il 10% in peso del legante inorganico per prevenire un decadimento delle proprietà di permeabilità, durabilità e di comportamento al fuoco. Le normative specifiche che li riguardano sono le “Linee Guida per l’identificazione, la qualificazione ed il controllo di compositi fibrorinforzati a matrice inorganica, denominati FRCM (Fiber Reinforced Cementitious Matrix), impiegati per il consolidamento strutturale” emanate dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, le “Istruzioni per la Progettazione, l’Esecuzione ed il Controllo di Interventi di Consolidamento Statico mediante l’utilizzo di Compositi Fibrorinforzati a Matrice Inorganica” CNR-DT 215/2018, la “Linea Guida per la progettazione, l’esecuzione e la manutenzione di interventi di consolidamento strutturale mediante l’utilizzo di sistemi di rinforzo FRCM” emanata dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.
I CRM (Composite Reinforced Mortar) sono fibrorinforzati a matrice inorganica realizzati mediante una rete preformata in composito (FRP) inserita in una malta ad uso strutturale di spessore compreso tra 30 e 50 mm e applicata sulla superficie dell’elemento strutturale in muratura da rinforzare.
La normativa specifica che li riguarda è la “Linea Guida per la identificazione, la qualificazione ed il controllo di accettazione dei sistemi a rete preformata in materiali compositi fibrorinforzati a matrice polimerica da utilizzarsi per il consolidamento strutturale di costruzioni esistenti con la tecnica dell’intonaco armato CRM (Composite Reinforced Mortar)” emanata dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici. Non esiste ad oggi alcuna indicazione normativa specifica per la progettazione di questo tipo di rinforzo come pure non esiste una normativa specifica per la progettazione del betoncino.
Differenza fra FRCM e CRM
La differenza fra FRCM e CRM è innanzitutto nelle tipologie delle reti che in FRCM sono costituite da fili di piccolo diametro posti a piccoli interassi in modo da costituire un tessuto in cui si riconosce trama e ordito mentre le reti dei CRM le reti sono preformate, cioè rigide, e con diametri e passi superiori. Ne consegue che nei sistemi FRCM la malta è dello spessore di un intonaco tradizionale o poco più (massimo 30 mm) e non viene messa in conto nelle verifiche. La sezione resistente è costituita dalla muratura e dalle fibre resistenti a sola trazione. Nei sistemi CRM lo spessore della malta è superiore e la Linea Guida indica espressamente di prendere in conto anche il contributo dell’intonaco nelle verifiche. Si tratta di sistemi di rinforzo appartenenti alla medesima classificazione di intonaco armato ma con caratteristiche molto diverse.
Nel proseguo si andrà avanti con le differenze tra FRCM e CRM e verranno tratte le conclusioni sul tema.
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