Hilti. Passione. Performance. La progettazione dei ferri di ripresa post- installati secondo EC2/TR023 Ing. Alessandro Ferraro Field Engineer - Lazio Roma, 30 aprile 2009 www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 1 Hilti. Passione. Performance. I ferri di ripresa post-installati sono largamente usati nel processo costruttivo delle strutture in calcestruzzo armato E’ possibile ottenere strutture monolitiche anche se gettate per parti www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 2 Hilti. Passione. Performance. Ferri post-installati nella riqualifica strutturale Rinforzo muri portanti Rinforzo nodi strutturali www.hilti.it Realizzazione nuovi solai Realizzazione nuovi aggetti Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 3 Hilti. Passione. Performance. Ferri post-installati nella riqualifica dei viadotti Ampliamento impalcato Rinforzo strutturale Consolidamento impalcato Ripristino parapetto www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 4 Hilti. Passione. Performance. Ferri post-installati nel processo edilizio Ancoraggio su diaframmi Connessione impalcati Ripristino armatura Connessioni verticali www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 5 Hilti. Passione. Performance. Diverse tecnologie sono disponibili sul mercato per la realizzazione dei ferri di ripresa Connettori meccanici Barre piegate Resine chimiche Malte (cementizie o epossidiche) Demolizione e ripristino Casseforme forate www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 6 Hilti. Passione. Performance. Le resine chimiche sono la tecnologia preferibile per l’ancoraggio dei ferri di ripresa post-installati Cartuccia morbida Mixer Dispenser Porta-cartucce … perchè massimizzano: … perchè minimizzano: • capacità di carico • sollecitazioni a struttura esistente • produttività e comfort lavorativo • errori di installazione • flessibilità progettuale e di utilizzo • tolleranze • affidabilità in esercizio • costo per applicazione www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 7 Hilti. Passione. Performance. Le diverse tipologie di resine chimiche soddisfano le diverse esigenze applicative Resina ibrida a indurimento rapido HIT-HY 150 FR Resina epossidica a elevato tempo di lavoro HIT-RE 500 • Massima capacità di carico comparabile al calcestruzzo • Massima capacità di carico superiore al calcestruzzo • Carico di progetto raggiunto in meno di un‘ora (a 20 °C) • Elevato tempo di lavoro per elevate profondità di ancoraggio • Ideale per calcestruzzo asciutto e fori realizzati con roto-percussione • Adatto anche per calcestruzzo bagnato e perforazione a diamante www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 8 Hilti. Passione. Performance. La teoria del cemento armato è preferibile per la progettazione dei ferri post-installati Teoria dell’ancoraggio Teoria del cemento armato • Modalità di rottura fragile • Modalità di rottura duttile (estrazione del cono di cls) (snervamento della barra) • Trasferimento del carico tramite capacità a trazione del cono di cls • Trasferimento del carico conforme alle barre gettate in opera • Interasse e distanze dai bordi sono decisivi • Interasse e distanze dai bordi non sono decisivi www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 9 Hilti. Passione. Performance. I ferri post-installati con resine chimiche si comportano come se fossero gettati in opera Quali sono le evidenze teoriche e sperimentali? 1. La lunghezza base di ancoraggio è inferiore ai valori riportati dai principali codici per la progettazione del calcestruzzo armato. 2. La distribuzione delle tensioni nelle barre post-installate con resine chimiche è paragonabile alle barre gettate in opera. 3. La nuova normativa EOTA – TR 023 stabilisce un metodo comune per la qualifica delle resine chimiche conforme a EC2. 4. L’ ETA (European Technical Approval), in accordo con quanto stabilito dal TR 023, permette di utilizzare i metodi di progettazione dettati da EC2 escludendo comunque la progettazione per la resistenza al fuoco, carichi dinamici e sismici www.hilti.it F lb Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 10 Hilti. Passione. Performance. Studi sperimentali congiunti ETH-Hilti hanno determinato la lunghezza base di ancoraggio CEDIMENTO ADESIONE RESINA / CALCESTRUZZO Rcd CEDIMENTO ADESIONE ACCIAIO / RESINA Rbd CEDIMENTO LATO ACCIAIO Rsd Resistenza di progetto, Rd = MIN { Rcd ; Rbd ; Rsd } > Sd Lunghezza base di ancoraggio, lb = f [MAX (Rsd = Rcd ; Rsd = Rbd)] www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 11 Hilti. Passione. Performance. La lunghezza base di ancoraggio nel caso di resine chimiche è inferiore ai valori dei principali codici 9 -8 2 8 6 1 31 A I I S AC Lunghezza base di ancoraggio 200 cm 180 cm 160 cm EC C 20/25 Fy 500 DIN 140 cm 2 110 8 BS 5 104 120 cm 100 cm 80 cm 60 cm 40 cm 20 cm Hi 50 1 -HY T I l ti H φ8 φ10 φ12 φ14 φ16 φ18 φ20 φ22 φ24 φ26 φ28 φ30 φ32 φ34 φ36 φ38 φ40 www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 12 Hilti. Passione. Performance. La distribuzione delle tensioni è simmetrica e omogenea su tutta la lunghezza di ancoraggio Barre gettate in opera Utilizzo di resina ibrida Utilizzo di resina epossidica 450 cast-in-place Hilti HIT-RE 500 steel stress [M pa] 400 350 300 F=20kN F=40kN F=60kN F=100kN Fmax=116kN 250 200 150 100 50 0 0 100 200 300 400 500 600 embedment depth [mm] www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 13 Hilti. Passione. Performance. Attenzione! Non tutte le resine chimiche si comportano allo stesso modo Barre gettate in opera Utilizzo di resina poliestere www.hilti.it Utilizzo di rigida resina epossidica Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 14 Hilti. Passione. Performance. La nuova normativa EOTA – TR 023 stabilisce un metodo comune per la qualifica delle resine chimiche conforme a EC2. Le resine chimiche devono soddisfare i requisiti di un predefinito diagramma a scalini per le diverse classi di calcestruzzo Resina in linea con EC2, senza limitazioni Resina in linea con EC2, con limitazioni Le resine Hilti sono qualificate con l‘approvazione DIBt, in linea con TR023 www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 15 Hilti. Passione. Performance. Valori di aderenza laterale in accordo con certificazione ETA Tensioni di aderenza laterale in N/mm² secondo ETA in caso di buone condizioni di applicazione per fori realizzati in roto-percussione, con perforatori ad aria compressa e fori carotati asciutti www.hilti.it Classe del calcestruzzo Diametro barra (mm) C12/15 C16/20 C20/25 C25/30 C30/37 C35/45 C40/50 C45/55 C50/60 8 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3 10 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3 12 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3 14 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3 16 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3 18 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3 20 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3 22 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3 24 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3 25 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3 26 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3 28 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3 30 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3 32 1,6 2,0 2,3 2,7 3,0 3,4 3,7 4,0 4,3 34 1,6 2,0 2,3 2,6 2,9 3,3 3,6 3,9 4,2 36 1,5 1,9 2,2 2,6 2,9 3,3 3,6 3,8 4,1 40 1,5 1,8 2,1 2,5 2,8 3,1 3,4 3,7 4,0 Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 16 Hilti. Passione. Performance. Certificazione ETA per resina HILTI HIT-RE 500 www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 17 Hilti. Passione. Performance. Le regole progettuali del cemento armato (es. EC2) si applicano ai casi di ancoraggio Determinazione della lunghezza di ancoraggio base lb,rqd = (ds / 4) x (σsd / fbd) Determinazione della lunghezza di ancoraggio di progetto lbd = α1 α2 α3 α4 α5 lb,rqd ≥ lb,min www.hilti.it lb,min = max {0.3 lb,rqd; 10 ds; 100 mm} in trazione lb,min = max {0.6 lb,rqd; 10 ds; 100 mm} in compressione Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 18 Hilti. Passione. Performance. Fattore di influenza Tipo di ancoraggio Barra di rinforzo In tensione In compressione Forma delle barre Dritte α1 = 1.0 α1 = 1.0 Copriferro Dritte α2 = 1 – 0.15(cd – ds)/ ds ≥ 0.7 ≤ 1.0 α2 = 1.0 Confinamento da armatura trasversale Dritte α3 = 1 – Kλ ≥ 0.7 ≤ 1.0 α3 = 1.0 Confinamento dato da saldatura delle barre Dritte α4 = 1.0 α4 = 1.0 Confinamento da pressione trasversale Dritte α5 = 1 – 0.04p ≥ 0.7 ≤ 1.0 - dove: λ = (ΣAst - ΣAst,min)/ As ΣAst area delle barre dell’armatura trasversale lungo la lunghezza di ancoraggio di progetto lbd ΣAst,min area del minimo di armatura di rinforzo trasversale pari a 0.25 As per le travi e 0 per le solette As area delle singola barra di ancoraggio con il massimo diametro K valori mostrati nella figura p pressione transversale [MPa] allo stato limite ultimo lungo lbd www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 19 Hilti. Passione. Performance. Le regole progettuali del cemento armato (es. EC2) si applicano ai casi di giunzioni per sovrapposizione Determinazione della lunghezza di ancoraggio base lb,rqd = (ds / 4) x (σsd / fbd) Determinazione della lunghezza di sovrapposizione lbd = α1 α2 α3 α5 α6 lb,rqd ≥ lb,min lo,min = max {0.3 α6 lb,rqd; 15 ds; 200 mm} Percentuale di barre sovrapposte relative all’intera sezione trasversale < 25% 33% 50% > 50% a6 1 1.15 1.4 1.5 www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 20 Hilti. Passione. Performance. L’irruvidimento della superficie di contatto garantisce il trasferimento degli sforzi di taglio Trave in semplice appoggio 3 mm profondità Superficie Bielle compresse (cls) di contatto Il modello a traliccio puó essere adotato nella schematizzazione di calcolo Bielle tese (acciaio) www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 21 Hilti. Passione. Performance. Scelta opportuna della zona di ancoraggio Sezioni compresse Sezioni in cui si è esaurita l’azione di trazione Sezioni in cui è necessario trasferire la trazione per assicurare continuità strutturale www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 22 Hilti. Passione. Performance. Alcune considerazioni aggiuntive devono essere seguite nella progettazione dei ferri post-installati 1. Per ragioni legate all’installazione, le barre non possono essere progettate come barre piegate 2. In seguito alle tolleranze legate alla perforazione il copriferro puó risultare maggiore che per barre gettate in opera 40mm 3. 100 cm 60mm La resistenza ad adesione dei ferri post installati dipende dalla temperatura. E’ necessario un apposito controllo dei valori di progetto rispetto alla resistenza in caso di incendio. www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 23 Hilti. Passione. Performance. METODO DI PERFORAZIONE DIAMETRO BARRA ds SENZA GUIDA ALLA PERFORAZIONE CON GUIDA ALLA PERFORAZIONE < 25 mm 30mm+0,06 lv≥2 ds 30mm+0,02 lv≥2 ds ≥ 25 mm 40mm+0,06 lv≥2 ds 40mm+0,02 lv≥2 ds < 25 mm 50mm+0,08 lv 50mm+0,02 lv ≥ 25 mm 60mm+0,06 lv≥2 ds 60mm+0,02 lv≥2 ds PERFORAZIONE CON ROTO-PERCUSSIONE PERFORAZIONE CON ARIA COMPRESSA CAROTATURA CON CORONA Il supporto alla perforazione corrisponde alla guida DIAMANTATA AD ARIA E AD ACQUA www.hilti.it 30mm+0,02 lv≥2 ds < 25 mm ≥ 25 mm 40mm+0,02 lv≥2 ds Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 24 Hilti. Passione. Performance. La valutazione della lunghezza di ancoraggio in caso di incendio Curva tempo-temperatura (in accordo con ISO 834) E’ obbligatorio verificare la connessione agli Stati Limite Ultimi in condizioni a freddo. dove Fs,T ≤ (linst – cf) · Φ · p · tT con: (linst – cf) ≥ l s l s = l unghezza di sovrapposizione; Φ = diametro nominale della barra; (linst – cf) = lunghezza di sovrapposizione nel nodo 80 Φ ≥ (linst – cf) ≥ l s tT = tensione di aderenza in caso di incendio www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 25 Hilti. Passione. Performance. La valutazione della resistenza singola barra di ancoraggio in caso di incendio Massima forza nella rebar in nodi realizzati con resina HIT-RE 500 in relazione alla profondità di ancoraggio e alle classi di resistenza al fuoco da F30 a F240 (tensione di snervamento dell’acciaio fyk = 500 N/mm²) in accordo a EC2 Barra ∅ Foro ∅ Max. Fs,T linst [mm] [mm] [kN] [cm] F30 F60 F90 F120 F180 F240 130 22,59 9,42 5,30 3,61 1,56 0,8 160 39,17 21,33 11,95 8,15 3,65 2,11 190 55,76 37,92 24,45 17,25 7,35 4,22 210 64,75 48,98 36,51 27,53 11,29 6,32 64,75 53,10 44,12 20,88 11,04 64,75 57,94 33,7 17,14 64,75 42,0 22,17 64,75 44,84 240 16 20 Resistenza al fuoco della barra in [kN] 64,75 265 280 325 365 64,75 I valori intermedi possono essere interpolati mentre non è possibile estrapolare i dati. www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 26 Hilti. Passione. Performance. Test su scala reale dimostrano il comportamento monolitico della struttura finale 1,50 m 1,50 m F/2 linst = 30 cm 2φ12 C 20/25 Fe 510 1,50 m F/2 2φ12 copriferro 2 cm h = 25 cm b = 40 cm linst = 120 cm 2φ20 Scentre Sjoint 70 kN 60 kN 50 kN 40 kN 30 kN 20 kN 10 kN S F sjoin 20 www.hilti.it 2φ20 40 60 scentre s mm s (freccia) Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 27 Hilti. Passione. Performance. Riassumendo… 1. I ferri di ripresa post-installati con resine chimiche sono una pratica costruttiva conveniente e affidabile 2. I ferri post-installati con resine chimiche si comportano come se fossero gettati in opera 3. Le comuni regole progettuali del cemento armato sono applicabili anche ai ferri post-installati con resine chimiche (Riferimento EC2-TR 023) 4. L’elevata adesione delle resine chimiche consente addirittura la riduzione della lunghezza di ancoraggio www.hilti.it Seminario Università di Tor Vergata, 30.04.2009 28