INNOVAZIONE NEL RETROFITTING DEI SOLAI IN LATEROCEMENTO

In Italia, le strutture in calcestruzzo armato rappresentano circa il 30% delle strutture residenziali e, in media, la loro età inizia a toccare i 50 anni (Fig. 1). Tra questi edifici in calcestruzzo armato, i solai in laterocemento rappresentano una delle tipologie costruttive, soprattutto negli edifici realizzati a partire dagli anni '50. Tuttavia, l’invecchiamento dei materiali insieme alle mutate esigenze strutturali e normative rende sempre più frequente la necessità di interventi di rinforzo e adeguamento sia statico che sismico.

Per rispondere a questa esigenza, Hilti ha sviluppato un nuovo modulo all’interno di PROFIS Engineering, dedicato alla progettazione di “thin overlay”: un sistema innovativo per la realizzazione o rinforzo delle cappe collaboranti sottili su solai in laterocemento esistenti, con spessori di calcestruzzo ridotti a partire dai 5 cm.

Fig. 1: A sinistra il grafico a torta riporta le percentuali di diffusione degli edifici residenziali per tipologia in Italia mentre l’istogramma a destra riporta il numero di edifici in calcestruzzo armato costruiti in Italia nel corso degli ultimi 70 anni (dati Istat).

In questa tipologia di retrofitting di solai in laterocemento (Fig. 2), gli ancoranti a vite agiscono come connettori meccanici tra il solaio esistente e il nuovo strato di calcestruzzo, garantendo un’efficace collaborazione tra le due parti andando dunque a migliorare significativamente la rigidezza e la capacità portante del solaio. La realizzazione di una cappa di rinforzo rappresenta una soluzione efficace per soddisfare quanto prescritto al punto 7.2.6 delle NTC 2018 [1], che richiede uno spessore minimo di 40 mm affinché i solai in latero-cemento possano essere considerati infinitamente rigidi nel proprio piano medio. L’adozione di tale cappa consente quindi di evitare analisi specifiche finalizzate alla valutazione della rigidezza nel piano del solaio, semplificando in modo significativo la modellazione strutturale ai fini della verifica degli effetti dell’azione sismica.

Il metodo di calcolo implementato si basa su un’estensione del Technical Report TR 066 [2] dell’EOTA (European Organization for Technical Assessment), che tradizionalmente non contempla spessori così ridotti. È stato possibile eseguire questa estensione grazie a una campagna sperimentale dedicata, condotta presso il Politecnico di Milano. Per questa applicazione si è deciso di utilizzare l’ancorante a vite HUS4-H 10x90. La scelta è stata presa considerando la qualifica sismica C2 dell’ancorante assieme alle esigenze di spessore e di performance richieste dall’applicazione.

Fig. 2: I disegni (a) e (b) sono schematizzazioni di classici solai in laterocemento. In (a) è possibile vedere a sinistra un solaio con travetto a T esistente e, a destra, il suo rinforzo con thin overlay. In (b) il disegno mostra, a sinistra, un solaio esistente con travetti senza cappa e, a destra, il rinforzo con thin overlay.

Si è deciso di approcciare la campagna sperimentale partendo dall’European Assessment Document EAD 332347[3], documento di riferimento per la qualifica europea per connettori a taglio post-installati tra elementi di calcestruzzo. L’EAD [3] definisce in modo chiaro geometrie e dimensioni dei provini oltre a fornire chiari protocolli di prova per valutare le prestazioni di tali connettori a taglio post-installati in applicazioni di overlay sia per carichi statici che sismici. Questo approccio ha permesso di adottare un metodo di test riconosciuto a livello europeo e di adattarlo per rispondere efficacemente alle esigenze specifiche del contesto edilizio italiano. Un ulteriore elemento distintivo di questa applicazione è l’utilizzo diffuso di calcestruzzi alleggeriti che possono aiutare ad ottenere portate maggiori in solai esistenti. Per questo motivo, la campagna sperimentale è stata estesa anche a cappe di rinforzo realizzate con calcestruzzi alleggeriti. Per quanto riguarda gli elementi esistenti da rinforzare, si sono presi in considerazione due geometrie tipiche: - Il travetto a T, per cui è necessario rinforzare la piattabanda (Fig. 2a); - Il travetto isolato senza cappa collaborante per cui è necessario crearne una nuova (Fig. 2b). Il metodo consente inoltre di progettare su un ampio spettro di dimensioni degli elementi esistenti, rendendo possibile l’applicazione del sistema di rinforzo in una vasta gamma di casi reali.

La nuova soluzione Hilti consente di modellare e dimensionare interventi di retrofitting con thin overlay in modo rapido grazie a PROFIS Engineering. L’intervento ha uno spettro di applicazione ampio che va dal retrofitting al cambio di destinazione d’uso, con relativo aumento di capacità portante, fino alla necessità di ottenere rigidezze maggiori nel piano del solaio. Il modulo di progettazione permette di ottenere report di calcolo dettagliati e pronti per essere integrati nella documentazione progettuale. Il metodo permette dunque di considerare calcestruzzi normali e alleggeriti con carichi sia statici che sismici e modellare una grande varietà di travetti di solaio, per poter coprire la maggior parte delle applicazioni in situ. Questa soluzione rappresenta un passo avanti significativo nella riqualificazione strutturale del patrimonio edilizio italiano, offrendo un’alternativa efficace, leggera, veloce e meno invasiva rispetto ai metodi tradizionali. In questo modo il processo di progettazione e realizzazione diventa più semplice, sicuro e ottimizzato.

• Progettazione avanzata e flessibile - Il programma Hilti PROFIS Engineering, accessibile via cloud, offre un’interfaccia intuitiva con visualizzazione 3D e report dettagliati. Consente la gestione di situazioni progettuali differenti e l’ottimizzazione del layout della soluzione per garantire massima efficienza e sicurezza. Inoltre, per le applicazioni di thin overlay, le soluzioni sono state validate sperimentalmente in collaborazione con il Politecnico di Milano.

• Installazione rapida e sicura - Le tecnologie Hilti permettono un’installazione veloce grazie all’uso di viti da calcestruzzo HUS4-H 10x90 e all’assenza di attrezzature speciali o chiavi dinamometriche per garantire la corretta posa in opera. Ciò garantisce sicurezza operativa in cantiere e permette che la fase di realizzazione in cantiere sia conforme a quanto ingegnerizzato in fase di specifica.

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[1] Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, Decreto 17 gennaio 2018 - Aggiornamento delle «Norme tecniche per le costruzioni», pubblicato in Gazzetta Ufficiale n. 42 del 20 febbraio 2018, Supplemento Ordinario n. 8.

[2] TR066 “Desing and requirements for construction works of post-installed shear connection for two concrete layers”. EOTA, 11/2020.

[3] EAD 332347 “Connector for strengthening of existing concrete structures by concrete overlay”. EOTA, 12/2018.