Come rinforzare i pilastri in cemento armato con l’incamiciatura

Risolvere il dissesto di pilastri con rinforzo in cemento armato

Come qualsiasi altra struttura, anche i pilastri di cemento armato possono risultare soggetti a degrado e lesioni.

In condizioni statiche ed escludendo i danni da terremoto, i problemi riscontrabili sono normalmente due:

• il degrado del calcestruzzo, che nei casi più gravi comporta il distacco del copriferro,
  
  
• i dissesti strutturali per il cedimento del terreno di fondazione e/o i carichi verticali eccessivi.

Edificio con pilastri di cemento armato. Foto Getty Images

In tutti i casi, il danno si manifesta soprattutto con la formazione di lesioni verticali nelle porzioni intermedie del pilastro, con conseguente riduzione della sezione resistente.

È un problema da non sottovalutare, a cui bisogna porre urgentemente rimedio con opportune contromisure.

Queste sono essenzialmente tre:

• le cerchiature con elementi metallici
  
  
• la fasciatura con fibre composite
  
  
• l'incamiciatura.
  
  

La scelta del metodo migliore dipende ovviamente dalla gravita del danno, dalle sue cause, dall’eventuale presenza di errori progettuali e dai livelli di resistenza richiesti dalle caratteristiche dell’edificio.

Struttura a travi e pilastri di cemento armato. Foto Getty Images

Per la progettazione ed esecuzione dell’intervento bisogna inoltre affidarsi a professionisti e aziende specializzate.

Com'è fatto un pilastro di cemento armato?

Il degrado dei pilastri di cemento armato è strettamente correlato alle loro caratteristiche costruttive.

Come per tutti i pilastri, il loro ruolo nella struttura di un edificio consiste nel trasmettere i carichi verticali dai piani superiori ai piani inferiori, alle fondazioni e infine al terreno.
I pilastri sono quindi sottoposti essenzialmente a compressione anche se non mancano altre sollecitazioni (in particolare taglio, momento flettente e torsione) in presenza di sporti o strutture oblique come le scale.

Armatura per pilastri di cemento armato. Foto Getty Images

L’armatura è perciò costituita da un certo numero di ferri principali posti verticalmente e da una staffatura più sottile in direzione perpendicolare, con il compito fondamentale di confinare l’armatura principale per impedirne il collasso per instabilità da carico di punta.

A sua volta, la staffatura può essere formata da un unico ferro avvolto a spirale o da più staffe indipendenti: nel secondo caso, ciascuna di esse è chiusa da uncini ripiegati verso l’interno con un angolo di 135° per impedirne l’apertura.

Una volta pronta, l’armatura viene annegata nel corpo del calcestruzzo, gettato in una cassaforma con la stessa forma del pilastro finito.

Armatura per un pilastro di cemento armato con staffe a spirale. Foto Pixabay

Lo spazio tra l’armatura e il filo esterno del pilastro si chiama copriferro, e ha il compito fondamentale di proteggere l’armatura dalla corrosione dovuta all’esposizione alle intemperie.

Degrado e dissesti dei pilastri di cemento armato

Quando però il copriferro si degrada o è troppo sottile, l’armatura si corrode velocemente, soprattutto se posta in un ambiente aggressivo come l’aria salmastra delle zone costiere.

Corrodendosi aumenta di volume, distaccando il copriferro con conseguente comparsa di fessure verticali, successiva caduta di scaglie di calcestruzzo ed esposizione agli elementi dell’armatura.

Particolare dell'armatura per un pilastro di cemento armato. Foto Getty Images

Il risultato è una sostanziale accelerazione del degrado con diminuzione (talvolta rilevante) della sezione resistente del pilastro.

Le lesioni verticali sono però anche la manifestazione principale di uno dei dissesti più gravi per le strutture sottoposte a compressione, cioè lo schiacciamento per carichi verticali eccessivi.

In un pilastro di cemento armato, questo si verifica soprattutto quando la sua sezione resistente e/o l’armatura metallica risultano sottodimensionate.



Ciò a sua volta può essere dovuto a errori di progettazione e dimensionamento (in particolare delle staffe dell’armatura), all’aumento dei carichi (ad esempio in seguito alla perdita di efficienza dei pilastri contigui o alla soprelevazione dell’edificio) o al degrado sopra descritto.

Naturalmente le tre cause possono anche agire contemporaneamente.

Dissesto di un pilastro di cemento armato per schiacciamento, by ZED Progetti

Risulta inoltre fondamentale distinguere il quadro fessurativo prodotto dai dissesti a schiacciamento da quello dovuto al normale degrado del calcestruzzo.

Normalmente le lesioni strutturali compaiono al centro della sezione del pilastro, nella porzione intermedia del fusto, e sono generalmente più corte.

Invece i cretti per il distacco del copriferro tendono a coincidere con l’intera lunghezza del pilastro.

Armatura di un pilastro scoperta a causa del degrado. Foto Getty Images

Inoltre, con l’aggravarsi del dissesto le lesioni strutturali si moltiplicano, mentre il peggioramento del degrado provoca la caduta progressiva del copriferro, scoprendo vaste porzioni dell’armatura sottostante.

Consolidamento di un pilastro di cemento armato con la cerchiatura

Il metodo più semplice per consolidare un pilastro di cemento armato prevede l’applicazione di una o più cerchiature metalliche, normalmente accoppiate a dei paraspigoli nei pilastri quadrati o rettangolari.

È un sistema economico, semplice, veloce e molto affidabile, perché le cerchiature sono usate da molti secoli per consolidare le colonne e i pilastri di pietra o muratura.

Esempio di cerchiatura di pilastri di cemento armato. Foto Getty Images

Ha però lo svantaggio di risultare piuttosto invasivo dal punto di vista estetico e di ostacolare la posa dei rivestimenti.

Inoltre, per non vanificare l’intervento o aggravare i dissesti in atto bisogna dimensionare e posizionare la cerchiatura con precisione: affidare la progettazione a professionisti esperti come ZED Progetti e ad aziende specializzate come Seriana è perciò la soluzione più indicata.

Consolidamento dei pilastri con fasciature di fibre composite

L'evoluzione tecnologica della cerchiatura tradizionale prevede la sostituzione degli elementi metallici con materiali compositi più sottili, resistenti e performanti.

Incamiciatura di un pilastro con nastri di materiali compositi, foto di Olympus

I più comuni sono le fibre di vetro, di carbonio o di basalto, le fibre aramidiche e l'acciaio ad altissima resistenza (UTHSS), reperibili sotto forma di nastri, tessuti o barre pultruse.

Queste ultime consistono di elementi tridimensionali stretti e lunghi, rigidi o flessibili; i nastri hanno generalmente le fibre in una sola direzione mentre i tessuti sono costituiti da maglie bidirezionali con due strati di fibre in direzioni perpendicolari.

Per il consolidamento dei pilastri si usano normalmente i nastri (diffusi soprattutto per le fasciature o cerchiature) e i tessuti, molto utili per le incamiciature più ampie.

Consolidamento di piloni di c.a. con nastri di fibre composite, foto di Olympus

L'azienda Olympus propone una gamma completa di questi prodotti.

I vantaggi rispetto alle cerchiature tradizionali sono essenzialmente:

• il bassissimo spessore, che rende piuttosto agevole l'applicazione di intonaci o rivestimenti;
  
  
• la resistenza meccanica molto elevata;
  
  
• un'ottima resistenza alla corrosione;
  
  
• una buona resistenza alle intemperie, in particolare all'irraggiamento solare e ai cicli di gelo e disgelo.
  
  

Incamiciatura dei pilastri con getto integrativo di cemento armato

L'incamiciatura con getto integrativo di calcestruzzo, o jacketing, è infine molto efficace soprattutto quando serve aumentare la sezione resistente del pilastro e/o la duttilità, oppure ricostruire il copriferro in gran parte caduto a causa di un degrado gravissimo.

Esempio di incamiciatura di un pilastro con barre longitudinali e staffe, foto di Tecnaria

Naturalmente, per essere efficace l'intervento va eseguito a perfetta regola d'arte, avvalendosi di procedure appositamente predisposte.

La cura maggiore va posta nella predisposizione dell'armatura integrativa, che a seconda dei casi può comprendere sia i ferri principali (paralleli al fusto del pilastro) che la staffatura; oppure solamente quest'ultima.

Particolare di staffe giuntate con il sistema GTS, by Tecnaria

Se l'armatura principale originaria risulta sottodimensionata o inefficiente perché gravemente corrosa, è possibile inserire dei ferri aggiuntivi praticando alcuni perfori verticali alla base del pilastro, da inghisare con resina, e nei solai intermedi al fine di garantirne la continuità.

La staffatura supplementare, oltre ad aumentare la resistenza a taglio costituisce un elemento indispensabile per garantire un'adeguata azione di confinamento.

Dettaglio della giunzione meccanica GTS , by Tecnaria

In particolare, per assolvere pienamente alla loro funzione le singole staffe non devono allentarsi o aprirsi verso l'esterno.

Perciò, risultando spesso impossibile predisporre gli uncini a 135° a causa dello spessore ridotto del getto integrativo, TECNARIA spa ha studiato le apposite giunzioni meccanicheGTS.

Si tratta di manicotti a sezione quadrata con un foro centrale filettato per alloggiare le due estremità di ogni singola staffa, e fori più piccoli per il passaggio di chiodi in acciaio ad alta resistenza, successivamente serrati per mezzo di speciali pinze idrauliche che comprimono lateralmente le staffe.

Pressa idraulica per la messa in opera delle giunzioni GTS, by Tecnaria

Inoltre, per evitare il distacco tra il getto integrativo e il nucleo originario del pilastro, occorre inserire dei connettori nel corpo del calcestruzzo.

A tale scopo Tecnaria propone il modello MINI CEM-E, costituito da una vite di acciaio al carbonio dal gambo filettato con un diametro di 10 mm e lunghezza di 60 mm.

Connettore MINI CEM-E, by Tecnaria

Il getto avviene invece nel modo consueto, cioè con l'uso di una cassaforma: il risultato è un pilastro molto pulito dal punto di vista estetico, adatto anche per edifici con strutture di cemento armato a vista.