Rinforzo strutturale con incamiciatura in calcestruzzo: guida tecnica

L'incamiciatura dei pilastri, conosciuta anche come jacketing, è una tecnica di rinforzo strutturale ampiamente utilizzata nel consolidamento di edifici esistenti in calcestruzzo armato. Questo metodo consente di migliorare la resistenza e la capacità portante dei pilastri, contribuendo all’adeguamento sismico delle strutture.
 

Quali sono le tecniche di rinforzo locale?

Gli interventi di consolidamento degli edifici esistenti in calcestruzzo armato si suddividono in due grandi categorie:
 

• Interventi di rinforzo locale, volti a migliorare le prestazioni di singoli elementi strutturali senza alterare il comportamento globale della struttura.
• Interventi sul comportamento globale, che modificano la risposta dell’intero edificio alle sollecitazioni, attraverso soluzioni come l’inserimento di isolatori sismici, pareti strutturali o controventi in acciaio, anche con dispositivi dissipativi.

 
Nel caso del rinforzo locale, l’azione si concentra su travi, pilastri e nodi strutturali, con l’obiettivo di ripristinare e, in alcuni casi, migliorare la resistenza originaria degli elementi.
 
Le principali tecniche di rinforzo locale includono:
 

• Rinforzi con FRP (Fiber Reinforced Polymers): materiali compositi fibrorinforzati in matrice polimerica, utilizzati per incrementare la resistenza a trazione di travi e pilastri, con un impatto minimo sulle dimensioni della sezione.
• Sistema CAM® (Cuciture Attive dei Manufatti): tecnologia innovativa per migliorare la resistenza degli elementi in muratura o calcestruzzo mediante connessioni attive tra le parti.
• Ringrosso con profili in acciaio (placcaggi, tiranti e barre di rinforzo): consiste nell’applicazione di elementi metallici attorno all’elemento strutturale per aumentarne la resistenza meccanica.
• Incamiciatura in calcestruzzo (jacketing): tecnica che prevede l’aumento della sezione di pilastri o di un nodo pilastro-trave mediante l’applicazione di un involucro in calcestruzzo armato.

 
Dal punto di vista tecnologico, il rinforzo con FRP e il sistema CAM® sono considerati soluzioni innovative, mentre il ringrosso con incamiciatura in calcestruzzo o con profili in acciaio rappresenta un metodo più tradizionale.
 
La scelta della tecnica di rinforzo dipende da diversi fattori, tra cui gli obiettivi dell’intervento, il degrado dell’edificio e i requisiti normativi per il miglioramento o l’adeguamento sismico.
 

• Se l’obiettivo è incrementare la resistenza a trazione della sezione resistente, si preferiscono materiali compositi FRP, che aderiscono alla struttura con uno spessore ridotto, sono leggeri e non modificano la massa dell’elemento.
• Se invece è necessario aumentare la rigidezza e la capacità portante, si opta per il ringrosso con malte da ripristino o per l’incamiciatura in calcestruzzo, che ampliano la sezione resistente e migliorano il comportamento strutturale.

 

Quando l’incamiciatura è necessaria?

L’intervento di incamiciatura è particolarmente indicato in:
 

• Adeguamenti sismici di edifici costruiti prima delle NTC 2008, che spesso non rispettano i principi del capacity design.
• Rinforzi localizzati per pilastri con carenze di resistenza a flessione, taglio o duttilità.
• Edifici con degrado del calcestruzzo, per ripristinare le prestazioni meccaniche e la capacità portante.
• Strutture con variazioni di carico, ad esempio per sopraelevazioni o cambi di destinazione d’uso.

 
L’Eurocodice 8 e le Norme Tecniche per le Costruzioni in vigore (NTC 2018) raccomandano espressamente il rispetto della gerarchia delle resistenze (capacity design) nella progettazione sismica, rendendo interventi come l’incamiciatura una soluzione strategica per il miglioramento e l’adeguamento sismico.
 

Il capacity design e l’incamiciatura dei pilastri

Il capacity design è una metodologia di progettazione strutturale che mira a garantire un comportamento duttile e controllato della struttura durante un evento sismico.
 
Si basa sul principio che alcuni elementi devono cedere prima di altri, in modo da dissipare l'energia sismica in maniera prevedibile e sicura.
 
Nella pratica, questo significa che la progettazione antisismica deve:
 

1. Evitare collassi fragili, favorendo cedimenti duttili in zone controllate della struttura.
2. Assicurare che gli elementi critici (come i pilastri) siano più resistenti degli elementi secondari (come le travi), evitando il collasso dell'edificio per perdita di appoggio.
3. Garantire la gerarchia delle resistenze, cioè definire quali elementi strutturali devono dissipare energia e quali devono rimanere integri per preservare la capacità portante dell’edificio.

 
Nel caso dei telai in calcestruzzo armato, il criterio di capacity design si traduce nel principio “trave debole-pilastro forte”. Questo significa che:
 

• le travi devono essere progettate per plasticizzarsi e dissipare energia in caso di sisma;
• i pilastri devono avere una resistenza superiore per evitare collassi globali.

 

Ruolo dell’incamiciatura nel capacity design

L’incamiciatura dei pilastri aiuta a soddisfare il criterio di capacity design perché:
 

• Aumenta la resistenza e la rigidezza del pilastro, impedendo la formazione di meccanismi di collasso nei nodi strutturali.
• Incrementa la duttilità, permettendo alla struttura di assorbire deformazioni senza cedimenti improvvisi.
• Migliora la capacità portante verticale, contrastando eventuali perdite di stabilità dovute a degrado, carichi aggiuntivi o eventi sismici.
• Preserva l’integrità dell’edificio, garantendo che i meccanismi di dissipazione dell’energia avvengano nelle travi piuttosto che nei pilastri.

 

Ringrosso con incamiciatura in calcestruzzo: configurazioni e materiali

L’incamiciatura dei pilastri consente di:
 

• aumentare la capacità portante;
• migliorare la resistenza a flessione e taglio
• incrementare la capacità di deformazione degli elementi in calcestruzzo armato.

 
Questo intervento viene realizzato attraverso il ringrosso della sezione del pilastro, ottenuto con l’aggiunta di armature longitudinali e trasversali e successivo getto di calcestruzzo.
 

Fasi operative dell’incamiciatura

L’intervento di incamiciatura dei pilastri si articola in diverse fasi:
 
1) puntellatura del solaio e delle travi interessate;
2) demolizione del copriferro, trattamento delle fessure con resine epossidiche, correzione di eventuali difetti dell’armatura esistente;
3) posizionamento delle nuove armature trasversali e longitudinali;
4) predisposizione della cassaforma e getto del calcestruzzo;
5) scasseratura e rimozione dei puntelli.
 

Armatura trasversale: criticità nella chiusura delle staffe

Un aspetto fondamentale nella realizzazione dell’incamiciatura è la conformazione delle armature trasversali. Negli edifici in c.a. del passato, le staffe venivano spesso chiuse con piegature a 90°, soluzione che si è dimostrata inefficace nel garantire un adeguato confinamento del calcestruzzo.
 
Le attuali normative impongono una chiusura a 135°, che assicura una maggiore resistenza e prevenzione di cedimenti fragili. Tuttavia, nel caso dell’incamiciatura, la chiusura delle staffe con piegatura a 135° può risultare complessa, rendendo necessario l’uso di giunzioni meccaniche o saldature per garantire la continuità dell’armatura trasversale.
 

Giunzioni meccaniche vs. saldatura nelle zone critiche

Le norme tecniche vietano l’uso della saldatura nelle zone critiche, come le cerniere plastiche in testa e alla base dei pilastri, per evitare rotture di tipo fragile e garantire un comportamento duttile della struttura.
 
In questi punti, l’uso di giunzioni meccaniche diventa obbligatorio per garantire un collegamento sicuro ed efficace delle armature trasversali, mantenendo la capacità dissipativa richiesta dalle normative antisismiche.
 

Quali malte usare per l’incamiciatura dei pilastri?

Uno degli aspetti più critici nella realizzazione dell’incamiciatura è l’esecuzione del getto di calcestruzzo, che può risultare complessa, specialmente in presenza di geometrie articolate o spazi ristretti.
 
Per questo motivo, le malte impiegate per il ringrosso sono generalmente betoncini a ritiro compensato, che assicurano un migliore riempimento e aderenza al supporto.
 

Caratteristiche dei betoncini per l’incamiciatura

La UNI EN 1504-3:2006 suddivide le malte da ripristino in:
 

• Malte per riparazioni non strutturali (R1 e R2).
• Malte per riparazioni strutturali (R3 e R4).

 
I betoncini hanno la funzione principale di aumentare la resistenza a compressione dell’elemento strutturale, si configurano, pertanto, come R3 o R4.
 

Tipologie di betoncini

Per un’incamiciatura classica, quella esaminata nei precedenti paragrafi, si impiegano betoncini colabili, che richiedono l’uso di casserature per contenere il getto.
 
In presenza di spessori ridotti, si preferisce l’uso di malte tixotropiche, che grazie alla loro elevata viscosità consentono l’applicazione senza necessità di casseratura, facilitando il processo di posa.
 
L’innovazione tecnologica ha portato allo sviluppo di incamiciature con HPFRC (High-Performance Fiber-Reinforced Concrete), una tecnologia avanzata che utilizza betoncini fibrorinforzati colabili, che non richiedono armature aggiuntive poiché contengono fibre strutturali in grado di incrementare la resistenza meccanica e migliorare il comportamento sotto carico.
 
Approfondiremo il tema in un prossimo focus.