RINFORZO STRUTTURALE A TAGLIO DI TRAVI IN C.A. CON TECNICHE INNOVATIVE E CONVENZIONALI

Numerous reinforced concrete structures still in service do not guarantee adequate shear resistance; some causes may be: an increase in applied loads, design errors, construction defects, corrosion of the reinforcement, updating of safety requirements, natural disasters, deterioration and/or aging due to harsh environmental conditions or poor maintenance. The criticality of these structural elements, which are potentially subject to brittle shear failure with consequent sudden collapse, can be resolved by replacing them or, a more effective solution from an environmental and economic point of view, by reinforcing them. The subject of the study is the structural shear reinforcement of reinforced concrete beams using innovative and conventional techniques, providing an accurate description and highlighting the advantages and disadvantages of their application in practice. Starting with the addition of transverse reinforcement according to the Ritter-Morsch truss calculation model as the best-known conventional technique, the following techniques will be analyzed: internal reinforcement obtained through the use of a bond matrix, external reinforcement achieved through the use of steel elements placed on the outside of the beam, and finally external post-tensioning achieved through the addition of external pre-stressed tie rods, rods, or bolts. These techniques have significant limitations, particularly in terms of reduced durability and excessive invasiveness. These critical issues are addressed through innovative solutions that guarantee high mechanical properties thanks to the use of composite materials, including fiber-reinforced polymers (FRP), fiber-reinforced concrete (FRC), and fiber-reinforced cementitious matrix (FRCM), which will be discussed in detail.

Numerose strutture in calcestruzzo armato, ancora in servizio, non garantiscono un’adeguata resistenza a taglio; alcune cause possono essere: un aumento dei carichi applicati, errori di progettazione, difetti di costruzione, corrosione dell’armatura, aggiornamento dei requisiti di sicurezza richiesti, disastri naturali, deterioramento e/o invecchiamento dovuto a condizioni ambientali difficili o scarsa manutenzione. La criticità per tali elementi strutturali, soggetti potenzialmente a rottura fragile per taglio con conseguente cedimento repentino, può essere risolta con la loro sostituzione o, soluzione più efficace dal punto di vista ambientale ed economico, con il loro rinforzo. Oggetto di studio è il rinforzo strutturale a taglio di travi in c.a. con tecniche innovative e convenzionali, fornendone un’accurata descrizione ed evidenziandone pregi e difetti sulla loro applicazione in campo pratico. Partendo dall’aggiunta dell’armatura trasversale secondo il modello di calcolo a traliccio di Ritter-Morsch come tecnica convenzionale maggiormente conosciuta, le successive che verranno analizzate saranno: il rinforzo interno ottenuto con l’utilizzo di una matrice di legame, il rinforzo esterno realizzato mediante l’impiego di elementi in acciaio posti appunto all’esterno della trave e infine la post-tensione esterna raggiunta tramite l’aggiunta di tiranti, aste o bulloni esterni precompressi. Tali tecniche presentano limitazioni significative soprattutto in termini di ridotta durabilità ed eccessiva invasività. Queste criticità sono affrontate mediante soluzioni innovative che garantiscono elevate proprietà meccaniche grazie all’impiego di materiali compositi, tra cui i polimeri fibrorinforzati FRP (“FIber Reinforced Polymers”), i calcestruzzi fibrorinforzati FRC (“Fiber Reinforced Concrete”) e le matrici cementizie rinforzate FRCM (“Fiber Reinforced Cementitious Matrix”), i quali saranno oggetto di approfondita trattazione.