CONNESSIONE SISMICA DI SOLAI A PARETI IN MURATURA
LAYOUT DI ANCORAGGIO LINEARI SU PARETI IN MURATURA MEDIANTE SOLUZIONE HILTI HIT-HY 270. L'articolo presenta una nuova metodologia Hilti per la progettazione di connessioni lineari tra solai e pareti in muratura, finalizzata al miglioramento del comportamento sismico degli edifici esistenti. La soluzione nasce dall'esigenza di prevenire i meccanismi di ribaltamento fuori piano delle pareti, una delle vulnerabilità più diffuse negli edifici in muratura esistenti.
1. INTRODUZIONE
Il patrimonio edilizio italiano esistente è caratterizzato da una forte presenza di strutture in muratura, spesso realizzate in assenza di criteri antisismici moderni. Infatti, in Italia, più della metà degli edifici residenziali è a struttura muraria e una larga parte di questi necessitano di interventi di rinforzo e/o consolidamento a causa dell’età superiore ai 50 anni. In caso di azioni sismiche, questa carenza costruttiva può portare all’attivazione di meccanismi fuori piano delle pareti, con conseguenze potenzialmente gravi sulla sicurezza globale dell’edificio.
La realizzazione di connessioni efficaci tra solai e muratura è uno degli interventi chiave nel retrofit sismico degli edifici esistenti per evitare meccanismi fuori piano e raggiungere il comportamento scatolare delle strutture. In questo contesto si colloca una estensione del TR054 sviluppata da Hilti per la connessione dei solai alle pareti in muratura, basata su fissaggi lineari di ancoranti con resina chimica Hilti HIT-HY 270.
2. CONNESSIONI SOLAIO A PARETE E NON SOLO
La soluzione nasce in primis per rispondere all’esigenza specifica di connessione dei solai alle pareti in muratura, sia esistenti (archi, volte, voltine e solai in legno) sia nuovi o rinforzati con cappe collaboranti in calcestruzzo. Tuttavia, la soluzione è in grado di coprire un panorama di applicazioni più ampio. Dal punto di vista strutturale, la proposta si basa su configurazioni di ancoraggi disposti in fila, con un numero di punti di fissaggio maggiore o uguale a 3, allo scopo di collegare un elemento rigido (piastra metallica o soletta in calcestruzzo) alla parete in muratura per evitare altresì il ribaltamento fuori piano della parete stessa.
Questo rende l’ancoraggio lineare un metodo concettualmente estendibile a tutte quelle situazioni in cui sia necessario progettare fissaggi in linea su muratura e non solo limitato alle connessioni solaio–parete.
Nel rinforzo degli edifici in muratura, la prevenzione dei meccanismi fuori piano richiede:
continuità meccanica tra pareti e solai;
capacità della connessione di trasferire azioni di trazione e taglio;
comportamento il più possibile uniforme del sistema di collegamento.
Le connessioni realizzate mediante sistemi lineari di ancoranti sono ampiamente utilizzate nella pratica, ma per lungo tempo la progettazione è stata basata su regole dettate da consuetudine (ad esempio una connessione ogni 50 cm) o estrapolando dati sperimentali, come quelli delle ETA, su singoli ancoranti o gruppi molto ridotti (2 soli ancoranti o configurazione a matrice 2x2), non rappresentativi delle reali configurazioni presenti in opera.
3. DALLA NECESSITÀ ALLA SOLUZIONE: LA RICERCA SCIENTIFICA
Lo sviluppo della soluzione si basa su un programma di ricerca avviato nel 2020 in collaborazione tra Politecnico di Milano (PoliMi) e National Technical University of Athens (NTUA), con l’obiettivo di colmare il gap conoscitivo sul comportamento a trazione e a taglio dei sistemi di fissaggio lineari su muratura. La campagna sperimentale ha incluso prove di trazione e taglio su gruppi di ancoranti, installate su muratura in laterizio pieno (rosso vivo o rosso classico) con resina Hilti HIT-HY 270.
I parametri investigati includono:
ancoranti M12 con diametro foro 14 mm;
numerica variabile dei punti di fissaggio;
tipologia di carico (statico o sismico);
configurazioni con e senza controllo della rotazione della piastra.
Le prove hanno evidenziato che la distribuzione non uniforme degli spostamenti tra gli ancoranti può ridurre significativamente la capacità del sistema oltre a sottolineare che anche piccole eccentricità di carico (1–5%) rispetto al centro di rigidezza del gruppo influenzano il comportamento globale. In aggiunta, l’interazione tra i coni di rottura degli ancoranti vicini è il principale fattore di riduzione della capacità portante per gruppi con più di 3–4 ancoranti.
È emerso, infine, che l’incremento della capacità non è lineare con l’aumentare del numero di ancoranti: oltre una certa soglia, la capacità globale tende a stabilizzarsi a causa dell’interazione nella muratura. Ad ogni modo, i risultati sperimentali si riferiscono alle specifiche condizioni di prova e non sono direttamente generalizzabili a tutte le configurazioni reali.
Figura1. Dettagli dei test di laboratorio effettuati.
Le evidenze sperimentali sono state integrate da analisi numeriche dedicate, permettendo così di:
separare l’influenza di eccentricità, dispersione di resistenza e interazione tra ancoranti;
definire coefficienti correttivi per la capacità globale dei sistemi lineari;
sviluppare un modello di progetto conservativo e coerente con i risultati sperimentali.
Un risultato chiave della ricerca è che, per contribuire a un comportamento più uniforme del sistema, la differenza massima di carico tra gli ancoranti deve rimanere contenuta, tipicamente entro il 20%. Questo limite puó essere ignorato, se l’utilizzazione massima degli ancoranti non supera il 20%.
Alcuni di questi risultati sperimentali e numerici sono stati pubblicati in articoli scientifici peer-reviewed come Crespi et al. [1] e Scamardo et al. [2] mentre altri sono ancora in via di pubblicazione.
4. DESIGN SEMPLICE E INTUITIVO GRAZIE ALL’IMPLEMENTAZIONE IN PROFIS ENGINEERING
Il fissaggio lineare rappresenta una nuova applicazione del sistema HIT-HY 270 su muratura che si differenzia dal fissaggio puntuale tradizionale. La soluzione consente di realizzare connessioni progettate per contribuire a migliorare il comportamento sismico, aiutare ad aumentare la resistenza locale delle pareti riducendo il rischio di meccanismi fuori piano e supportando interventi complessi di retrofitting, inclusi quelli che comportano la conservazione di facciate storiche.
L’ancorante chimico HIT-HY 270 è coperto da ETA per le seguenti condizioni di carico e di materiale base:
sismico per blocchi in laterizio pieno (rosso classico e rosso vivo) con barre filettate M12 o ferri ad aderenza migliorata φ8 e φ12;
statico per un portafoglio di mattoni e tipologie/diametri di barre più ampio.
Un elemento distintivo di questo progetto riguarda l’implementazione del metodo Hilti come estensione del EOTA TR054 [3] direttamente in PROFIS Engineering. Questo passaggio consente di trasferire i risultati della ricerca nella pratica quotidiana dei progettisti.
Attraverso il modulo dedicato è possibile modellare connessioni solaio–parete con soluzioni di fissaggio lineare, verificare automaticamente la ripartizione dei carichi sugli ancoranti e condurre una verifica completa, sismica e/o statica, con pochi click.
Figura 2. Interfaccia di Hilti PROFIS Engineering per il design della piastra su muratura.
In questo modo, la soluzione non rimane confinata alla teoria, ma è progettata per essere applicabile nella pratica di progettazione, con strumenti disponibili per i progettisti.
Inoltre, è possibile sfruttare le potenzialità del TR053 [4] per avvalersi di dati di resistenza ottenuti da test eseguiti direttamente in situ. Hilti offre un servizio che consente di richiedere prove di taglio e/o trazione in cantiere per valutare il reale comportamento resistente dei fissaggi. I risultati delle prove possono essere valutati secondo British Standard o secondo TR053 [4] e successivamente possono essere implementati in PROFIS, consentendo così un progetto maggiormente rappresentativo delle condizioni reali. Il servizio di prove in sito può essere richiesto attraverso il seguente link.
5. CONCLUSIONI
Il fissaggio lineare rappresenta un ulteriore sviluppo nell’approccio Hilti al rinforzo sismicodelle strutture in muratura. Nato per rispondere all’esigenza concreta di connettere efficacemente i solai alle pareti ed evitare meccanismi fuori piano, il sistema si basa su una solida attività di ricerca sperimentale che intende estendere i limiti di applicabilità del Technical Report EOTA TR054 [3] (che definisce i criteri di progettazione per ancoraggi chimici installati in muratura) sia in condizioni statiche che sismiche.
Grazie all’utilizzo della resina HIT-HY 270 su muratura e all’implementazione in PROFIS Engineering, ora è possibile utilizzare un approccio progettuale per gestire fissaggi lineari con tre o più ancoranti, aprendo la strada anche a possibili estensioni applicative in contesti diversi.
In un panorama in cui la sicurezza del patrimonio esistente è una priorità crescente, questa innovazione fornisce ai progettisti una soluzione progettata per essere supportata da dati di prova e strumenti software.
Inoltre, attreverso i moduli dedicati nella Suite di PROFIS Engineering, è possibile gestire una serie di applicazioni aggiuntive che riguardano il retrofitting delle strutture, tra le quali:
Solai collaboranti acciaio-calcestruzzo, adoperando i connettori HILTI X-HVB (soluzione prevista anche per il rinforzo di solai a voltine);
Rinforzo sismico della parete in muratura con intonaco armato, di cui si rimanda all’articolo dedicato [link]
Per poter iniziare subito la progettazione su PROFIS, utilizza QUI per accedere a PROFIS Engineering.
“Le indicazioni riportate si basano su documenti EOTA TR054/TR053, ETA applicabili e prove sperimentali, e hanno carattere puramente informativo. Non sostituiscono le normative nazionali, le verifiche di progetto né le prescrizioni delle istruzioni per l’uso (IFU). La progettazione, il dimensionamento e l’installazione devono essere eseguiti da professionisti qualificati in conformità alle normative vigenti, alle condizioni specifiche del progetto e ai documenti ufficiali del prodotto.”