assobeton 18

Post

e Ita

liane

s.p

.a. -

Sp

edizi

one

in A

bb

ona

men

to P

ost

ale

- D

.L. 3

53/2

003

(co

nv. i

n L.

27/

02/2

004

n 4

6) a

rt. 1

, co

mm

a 1

C

N/B

O

ASSOBETON

18 2 0 1 1

Progettare e produrrecon un processo industrializzato

Organo Ufficiale

CONFINDUSTRIA

PRIMO PIANO

PROGETTARE La prefabbricazione nella progettazione dei viadotti in c.a.p.

Costruzioni prefabbricate: la lezione appresa dal terremoto dAbruzzo

Problematiche progettuali legate al comportamento sismico di alcune tipologie di connessioni di strutture

prefabbricate

Le nuove UNI TS 11300, aggiornamenti e revisioni normative

Il 18 Congresso CTE

FOCUS Do you speak LEED? GBC Italia ti aiuta

I servizi per la sostenibilit

Linnovazione energetica in edilizia. Rapporto ONRE 2010 sui Regolamenti Edilizi Comunali

Il cemento trasparente per il Padiglione italiano di Shanghai

PRODURRE Marcatura CE dei prodotti prefabbricati in calcestruzzo

Limpiego di solai a lastre predalles per edifici sismo-resistenti

Marcatura CE obbligatoria per tutti i travetti per solaio immessi sul mercato dal 1 gennaio 2011

Il recupero delle acque di processo e degli scarti di calcestruzzo

PRODUCIAMO E COMMERCIALIZZIAMO:

IMPIANTI DI CARICAMENTO PRIMARIO IMPIANTI DI BETONAGGIO FISSI E MOBILI MESCOLATORI (PLANETARI E BI-ALBERO) BLOCCHIERE SEMOVENTI IMPIANTI FISSI-VIBROPRESSE TUBIERE A VIBROCOMPRESSIONE VAGONETTI IDROSTATICI PER TRASPORTO

CALCESTRUZZO

LOREV Impianti Srl60044 Fabriano (AN) ITALY

Tel +39.0732.71323 Fax +39.0732.71326Website: www.lorev.com E-mail: [email protected]

PRODUCTION & MARKETING OF:

FEEDER SYSTEMS FOR BATCHING PLANTS CONCRETE BATCHING PLANTS FIXED & MOBILE CONCRETE MIXERS (PLANETARY & TWIN-SHAFT) AUTOMATIC BLOCK-MAKING MACHINES STATIONARY PRESS SYSTEMS TUBE-MAKING MACHINES OVERHEAD TIPPER SYSTEMS FOR TRANSPORT OF

CONCRETE

ASSOBETON

2

industrie manufatti cementizi - n 18

primo piano

lEdiTOriAlEdEl prESidENTE

Con il 2010 si chiuso un periodo che passer alla sto-ria come uno dei pi difficili per il comparto delledilizia industrializzata in calcestruzzo: in due anni il valore del nostro mercato di riferimento si ridotto di circa il 40% rispetto al 2008.Cali cos drastici in tempi tanto brevi lasciano tracce indelebili che non sono ancora totalmente evidenti: gli imponenti ammortizzatori sociali, messi in campo dal Governo, stanno mascherando la vera eredit di que-sta crisi, che verr alla luce solo quando le misure di sostegno cesseranno.

Basta con le gare aggiudicate al massimo ribasso

certo, per, che nel corso del 2010 le imprese di prefabbricazione, proprio pensando al dopo, hanno messo in atto processi di razionalizzazione e ristrut-turazione che consentiranno loro di affrontare meglio il prossimo futuro. A fronte di aziende certamente pi leggere e flessibili, il 2011 per partito mostrando un mercato ancora debole e con prezzi delle materie prime in netto rialzo. Una situazione che, in presenza di unofferta strutturalmente superiore alla domanda, non consente certo a noi operatori di trasferire questi extra costi sui prezzi finali dei nostri prodotti/sistemi. Tale circostanza ha spinto recentemente ad auspicare linserimento nei nostri contratti della clausola di revi-sione automatica dei prezzi nei casi in cui il ciclo tem-porale di esecuzione di una commessa abbracci svariati mesi, cosa per noi pressoch costante.Considerato che la prospettiva dellavvio di una nuova fase di sviluppo, basato su una ripresa solida della do-manda, appare ancora lontana, si intravvedono per alcune opportunit, nel prossimo biennio, che potreb-bero condurre ad un miglioramento del contesto nel quale operano le imprese.Ci si riferisce ad un processo di selezione dellofferta che porti allaffermazione delle imprese pi etiche e professionali per le quali possa essere finalmente pos-sibile coprire i costi reali derivanti dagli alti standard

qualitativi e dal rigoroso rispetto delle tante norme e leggi divenute cogenti. la collaborazione con le Sta-zioni Appaltanti ed i Committenti, piuttosto che con le dl e i Collaudatori, fondamentale cos come la convinzione che scorciatoie, furbizie ed improvvisazio-ni non possano pi rappresentare un modello di suc-cesso professionale.Unaltra opportunit pu venire dallapertura di nuo-vi fronti di mercato, quale il residenziale, inteso anche come edilizia sociale (ospedali, alberghi, carceri), verso cui ledilizia industrializzata in calcestruzzo dovr dimo-strarsi pi attenta ed aggressiva. per riaprire questo capitolo sar indispensabile proporre le nostre tecno-logie, sia a livello di strategia dimpresa che di Associa-zione, passando da una logica di prodotto/elemento a una di sistema/soluzione, evidenziando in maniera pi esplicita i numerosi punti di forza sia sotto il profilo prestazionale (tecnico, economico ed ambientale) che per quanto concerne gli aspetti architettonici e sociali.Sotto questa nuova luce, auspicabile che ledilizia in-dustrializzata in calcestruzzo apra con la committenza un nuovo e pi moderno dialogo basato sulla recipro-ca convinzione che sia giunto il momento di puntare a realizzare opere di elevato livello prestazionale con ritorni di medio/lungo termine. la logica di gare aggiu-dicate al massimo ribasso , da questo punto di vista, inaccettabile, anacronistica e indegna di una societ evoluta e responsabile. perci necessario uno sforzo collettivo per dare vita a uno scenario nuovo in cui si costruir forse meno ma molto meglio e in tempi decisamente ridotti. Si preste-r maggiore attenzione a razionalizzare il patrimonio edilizio obsoleto, che potrebbe anche essere demolito per lasciare spazio a nuove e pi funzionali realizzazioni. di fronte a queste prospettive, ledilizia industrializzata in calcestruzzo non si far certo trovare impreparata.

* Articolo pubblicato su Milano Finanza del 2 marzo 2011

(Renzo Arletti)

Levoluzione della normativa sul contenimento dei consumi energetici degli edifici impone importanti adeguamenti alle tecnologie produttive.Con 65 anni di esperienza maturata nellambito dei materiali da costruzione, CHRYSO propone oggi CHRYSOFlex, una innovativa tecnologia per il mercato della prefabbricazione, che permette di realizzare pannelli a taglio termico integrale con la migliore prestazione termica. La soluzione CHRYSO comprende:

semplici connettori, facili da installare, che assicurano una corretta ripartizione dei carichi. Grazie alla loro matrice sintetica, non inducono ponti termici consentendo la libera dilatazione degli strati del pannello dovuta alle variazioni di temperatura un programma di calcolo dedicato che realizza: il dimensionamento e disposizione inserti CHRYSO

Flex di ciascun pannello, il calcolo del coefficiente di trasmittanza con metodo di calcolo certificato, la scheda base del pannello con proposta di armature di rinforzo strutturale. Questo strumento permette con estrema semplicit di individuare la prestazione termica desiderata in funzione delle qualit dei materiali isolanti e di ottenere il miglior compromesso tra costi e prestazioni.

CHRYSO: Abbiamo le soluzioni per costruire il futuro che immaginate.

A proposito di prestazione termica

ChrysoFlex

CHRYSO ITALIA SPA - Via Madonna - 24040 Lallio-Bergamo - ITALIA - Tel.: +39 035 69 33 31 - Fax: +39 035 69 36 84

n lo

ngrin

e +

33 (0

)4 9

0 14

48

48 -

(105

47 -

07/1

0)

10547-CHRYSO-AP-FLEXO-A4-FR-UK-PL-ES-IT.indd 2 6/07/10 11:14:05

ASSOBETON

4


Tutti i diritti riservati vietata la riproduzione, anche parziale, del materiale pubblicato senza autorizzazione dellEditore. Le opinioni espresse negli articoli appartengono ai singoli autori, dei quali si rispetta la libert di giudizio, lasciandoli responsabili dei loro scritti. Lautore garantisce la paternit dei contenuti inviati alleditore manlevando questultimo da ogni eventua-le richiesta di risarcimento danni proveniente da terzi che dovessero rivendicare diritti su tali contenuti.

sommario

PRIMO PIANO2 leditoriale del presidente

di Renzo Arletti

6 il commento del direttoredi Maurizio Grandi

PROGETTARE10 la prefabbricazione nella progettazione dei viadotti in c.a.p.

di Mario Petrangeli

16 Costruzioni prefabbricate: la lezione appresa dal terremoto dAbruzzo

di Antonella Colombo, Giandomenico Toniolo

26 problematiche progettuali legate al comportamento sismico

di alcune tipologie di connessioni di strutture prefabbricate di Paolo Riva, Andrea Belleri, Mauro Torquati

36 le nuove UNi TS 11300, aggiornamenti e revisioni normative di Daniela Petrone

38 il 18 Congresso CTE di Giovanni A. Plizzari

FOCUS40 do you speak lEEd? GBC italia ti aiuta di Veronica Dei Rosi, Maria Elena Gherardi, Mattia Giovannini

48 i servizi per la sostenibilit di Ugo Pannuti

52 linnovazione energetica in edilizia rapporto ONrE 2010 sui regolamenti Edilizi Comunali

56 Dalle aziende il cemento trasparente per il padiglione italiano di Shanghai

PRODURRE60 Marcatura CE dei prodotti prefabbricati in calcestruzzo

70 limpiego di solai a lastre predalles per edifici sismo-resistenti di Paolo Favro, Michele Locatelli, Gianpiero Montalti

76 Marcatura CE obbligatoria per tutti i travetti per solaio immessi sul mercato dal 1 gennaio 2011

78 il recupero delle acque di processo e degli scarti di calcestruzzo di Massimo Lapi

80 ATTUALIT

88 ASSOBETON INFORMA

industrie Manufatti CementiziTrimestrale - n. 18/2011

proprietAbes srlSociet di servizi di ASSOBETONVia Giacomo Zanella, 36 - 20133 MilanoT. 02.70100168 - F. [email protected]

direttore responsabileAndrea dari

direttore editorialeMaurizio Grandi

Segreteria di redazioneStefania Alessandrini

redazioneStefania Alessandrini, Alessandra Biloni,Antonella Colombo, Andrea dari, Barbara Ferracuti, Gianpiero Montalti, Gustavo penaloza, patrizia ricci, Alessandra ronchetti, Franca Zerilli

Vendita pubblicitidrA.prO srlpiazzetta Gregorio da rimini,147921 rimini - [email protected]

EditoreiMrEAdY srlStrada Cardio, 4 - 47891 Galazzano - rSMT. 0549.941003 - F. 0549.909096

StampaStudiostampa sa

Servizio abbonamentiiMrEAdY srlStrada Cardio, 4 - 47891 Galazzano - rSMT. 0549.941003 - F. 0549.909096

Condizioni di abbonamentoil prezzo di abbonamento per lanno 2011(4 numeri) di 50.00il prezzo di una copia di 15,00il prezzo di una copia arretrata di 30,00per informazioni: [email protected]

Autorizzazione Segreteria di Stato Affari interni prot. n. 73/75/2008 del 15/01/2008. Copia depositata presso il Tribunale della rep. di San Marino

#18 - 2011

industr

ie m

anufa

tti cem

entizi

Anno V

II

n. 18

- g

ennaio

/marzo 2

011

Ediz

ioni IM

RE

AD

Y

Post

e Ita

liane

s.p

.a. -

Sp

edizi

one

in A

bb

ona

men

to P

ost

ale

- D

.L. 3

53/2

003

(co

nv. i

n L.

27/

02/2

004

n 4

6) a

rt. 1

, co

mm

a 1

C

N/B

O

ASSOBETON

PRIMO PIANO

PROGETTARE La prefabbricazione nella progettazione dei viadotti in c.a.p.

Costruzioni prefabbricate: la lezione appresa dal terremoto dAbruzzo

Problematiche progettuali legate al comportamento sismico di alcune tipologie di connessioni di strutture

prefabbricate

Le nuove UNI TS 11300, aggiornamenti e revisioni normative

Il 18 Congresso CTE

FOCUS Do you speak LEED? GBC Italia ti aiuta

I servizi per la sostenibilit

Linnovazione energetica in edilizia Rapporto ONRE 2010 sui Regolamenti Edilizi Comunali

Il cemento trasparente per il Padiglione italiano di Shanghai

PRODURRE Marcatura CE dei prodotti prefabbricati in calcestruzzo

Limpiego di solai a lastre predalles per edifici sismo-resistenti

Marcatura CE obbligatoria per tutti i travetti per solaio immessi sul mercato dal 1 gennaio 2011

Il recupero delle acque di processo e degli scarti di calcestruzzo

18 2 0 1 1

Progettare e produrrecon un processo industrializzato

Organo Ufficiale

CONFINDUSTRIA

Una prestazione ad opera darte.

superfluidificanti fluidificanti coadiuvanti di pompaggio impermeabilizzanti acceleranti/antigelo coadiuvanti di vibrazione aeranti ritardanti disarmanti espansivi viscosizzanti aggiunte trattamenti superficiali

Axim Italia: il tuo partner tecnologico ideale.

www.axim.it

Grazie a SISTEMA , lofferta integrata di cemento e additivo, frutto del lavoro di innovazione di Axim Italia e del rapporto privilegiato con Italcementi, puoi ottenere i requisiti voluti dal tuo calcestruzzo.

Oggi la struttura tecnologica di Axim Italia offre alla tua azienda un Centro Ricerche allavanguardia sui materiali da costruzione e un Servizio di Assistenza Tecnica che conta su tecnici specializzati presenti su tutto il territorio nazionale.

IMC 18 montaggio copertina.indd 1 29/03/11 14.47

ASSOBETON

5

n 18 - industrie manufatti cementizi

autori

ASSOBETON

#18 - 2011gli autori di questo numero

Renzo Arletti presidente ASSOBETON

Andrea BelleriUniversit degli Studi di Bergamo

Antonella Colombolibero professionista in Varese,

Consulente [email protected]

Veronica Dei RossiGBC italia

Paolo FavroMembro del Comitato Tecnico

della Sezione Solai e doppia lastraASSOBETON

Maria Elena GhelardiGBC italia

Mattia GiovanniniGBC italia

Maurizio Grandi direttore ASSOBETON

Massimo LapiStudio lApi

Michele LocatelliStudio Tecnico locatelli

Consulente [email protected]

Gianpiero MontaltiCMp Associati,Segretario Sezione Solai e doppia lastra - ASSOBETON [email protected]

Ugo Pannuti,responsabile della Certificazione Volontaria di prodotto iCMQ

Mario Petrangeliprofessore, Fac. ingegneria, Universit di roma la Sapienza

Daniela PetroneVice presidente ANiT

Giovanni A. Plizzari presidente CTE

Paolo Rivapreside Fac. ingegneria, Universit degli Studi di Bergamo

Marco Savoia Ordinario di Tecnica delle Costruzioni, Fac. ingegneria, Universit di Bologna

Giandomenico TonioloOrdinario Fac. ingegneriapolitecnico di Milano

Mauro TorquatiUniversit degli Studi di Bergamo

ASSOBETON

6


primo piano

il COMMENTO dEl dirETTOrE

(Maurizio Grandi)

Ulm (Germania), 7 febbraio 2011 - BiBM, la nostra Federazione europea ha organizzato, come periodica-mente usa fare, una riunione tra tutti i direttori delle Associazioni federate, in rappresentanza dei 16 paesi europei aderenti: unoccasione per ampliare la cono-scenza dei diversi contesti competitivi delledilizia in-dustrializzata in calcestruzzo nel vasto mercato delle costruzioni UE.

Stanti le differenze strutturali spesso riscontrabili, difficile trovare situazioni sufficientemente omogenee che consentano una comparazione logica e, a ben ve-dere, spesso si arriva alla conclusione che le analogie sono cos poche che non possibile ottenere utili indi-cazioni per i nostri modelli di business.

In Europa vince il marketing

Tuttavia, a mio avviso, si pu trarre qualche considera-zione pi generale su come negli altri paesi UE venga interpretato il ruolo dellAssociazione di categoria e parlare quindi delle differenze che riscontro nellinse-rirmi nel dialogo e nellagenda di lavoro della nostra Federazione.

Un primo aspetto riguarda il focus dellarea di attivit. scontato che tutti seguano gli aspetti tecnici del com-parto che si originano dallintricata matassa dei tavoli di confronto UE per poi arrivare su quelli nazionali che, sempre pi, svolgono il ruolo di semplice ratifica di de-cisioni, per noi fondamentali, ma gi assunte.Appare, invece, sempre pi evidente come le Asso-ciazioni federate in BiBM prestino molta attenzione a promozione e marketing del comparto e dei processi di innovazione in atto.

premesso che litalia riconosciuta come paese dalle-levato tasso di sviluppo tecnologico, si constata che nel resto dEuropa lAssociazione di Categoria gioca un ruolo di promozione molto pi importante sul fronte della concorrenza verso prodotti, processi costruttivi e soluzioni tecnologiche differenti. Ci porta quindi a domandarsi se non sia opportuno impegnare maggior-

mente ASSOBETON su tale fronte.in caso affermativo sar indispensabile una maggiore con-divisione al nostro interno di sviluppi innovativi e strate-gie di comunicazione/marketing..Ci apparebbe logico solo se tutti giungessimo alla convinzione che le attivit promozionali delle singole imprese potrebbero essere rese pi efficaci se ampli-ficate da una parallela attivit istituzionale adeguata-mente progettata, realizzata e quindi spesata dallintera collettivit associativa.

la seconda considerazione che mi sento di evidenziare riguarda il contesto competitivo nel quale operano le imprese di prefabbricazione nel singolo Stato membro.Ho constato, dai discorsi e dalle problematiche sulle quali ci si confronta, che negli altri paesi le modalit di fare impresa non sono complesse come da noi: i rapporti con la pubblica amministrazione ed il conte-sto competitivo pongono, in generale, meno problemi oltre confine.

Esiste quindi una questione di asimmetria tra i vari siste-mi-paese testimoniata dal fatto che in italia, ad esempio, ottenere certezze nellambito normativo e legislativo sia un problema cos come quello di poter contare su un sistema di controlli nazionali efficaci.il fatto che negli altri paesi questo tipo di problemi non ri-chieda particolare attenzione consente che la concorren-za sia giocata, come si dice, maggiormente ad armi pari.

BiBM offre quindi un palcoscenico variegato da cui po-ter desumere dati di fatto ma anche indicazioni ed utili stimoli per migliorare tenendo sempre a mente che ASSOBETON il nodo di una rete continentale che sempre pi sta vivendo un inesorabile quanto auspica-bile processo di integrazione e di omogeneizzazione.

doppia_assobeton.indd 2 26/11/10 09.46

ASSOBETON

10 progettare


lA prEFABBriCAZiONE NEllA prOGETTAZiONE dEi ViAdOTTi iN C.A.p.

Mario petrangeli, professore, Fac. ingegneria Universit di roma la Sapienza

Premessai grandi raggi planimetrici e le modeste pendenze longitudinali richieste dallalta velocit dei moderni mezzi di trasporto hanno reso i nastri stradali e fer-roviari sempre pi rigidi, cio meno capaci di adattar-si al terreno su cui si distendono. Ci ha modificato limmagine originale del ponte inteso come opera singolare necessaria per attraversare un incidente di percorso (corso dacqua o altro) ed ha reso sempre pi frequenti i viadotti , ponti molto lunghi necessari per superare dislivelli del terreno in cui lincidente, se c, non ha importanza primaria. Si tratta quindi di strutture in cui una dimensione assolutamente prevalente sulle altre e quindi composte necessaria-mente di moduli che si ripetono, le campate, tutte eguali o con pochissime differenze tra loro. la scelta delle luci delle campate, forse pi ancora che la for-

ma del singolo modulo, condiziona notevolmente limpatto che lopera ha sul paesaggio, che pu esse-re devastante se si fanno prevalere le sole conside-razioni economiche. lesperienza ha mostrato come i viadotti in cui le luci siano sensibilmente inferiori allaltezza delle pile creano nella valle attraversata un effetto cancello che nuoce al paesaggio. A volte i viadotti servono di approccio ad unopera singolare di grande luce, spesso necessaria per la navigazione su fiumi o bracci di mare, ed in questo caso devono armonizzarsi con questa e se possibile valorizzarla.

Cenni storiciAnche se i primi viadotti sono stati costruiti dai ro-mani, che hanno realizzato i maestosi acquedotti che ancora oggi possiamo ammirare (in quel caso la rigidit era dovuta alla bassa pendenza imposta

Figura 1.

Un tipico viadotto

degli anni 70

1

ASSOBETON

11progettare


da ragioni idrauliche, non potendosi allora realizza-re sifoni a pressioni elevate), la rapida diffusione di questi manufatti si avuta nella seconda met del novecento, quando in Europa si dapprima for-mata lestesa rete autostradale che conosciamo e poi la rete ferroviaria ad alta velocit, ora in via di completamento. la necessit di costruire centinaia di chilometri di viadotto, in breve tempo ed a costi contenuti, ha portato necessariamente allo sviluppo della prefabbricazione nella sua forma pi primitiva: il sistema trilitico, cio una serie di elementi verticali su cui poggiare elementi orizzontali, le travate prefab-bricate, quasi sempre realizzate in cemento armato precompresso (Figura 1).Questo sistema, se da un lato ha consentito di co-struire un elevato numero di viadotti nellarco di qualche decennio, ha provocato grossi danni al pae-saggio ed ha prodotto opere che sono invecchiate molto rapidamente. infatti, a prescindere dalla qua-lit spesso scadente dei materiali messi in opera e dalla scarsa cura dei particolari, la prefabbricazione rendeva conveniente avere travate semplicemente appoggiate tra le quali venivano posti giunti di vario tipo, generalmente per non impermeabili. le ac-que di piattaforma, sempre inquinate dai gas di sca-rico e dai sali antigelo, percolando attraverso i giunti aggredivano le testate delle travi e la sommit del-le pile, provocando danni irreparabili in un tempo molto pi breve della vita attesa del ponte. Queste esperienze hanno reso i progettisti e le Amministra-zioni pi sensibili sia nei riguardi del problema am-bientale che di quello legato alla durabilit delle opere, cio alla loro capacit di fornire le prestazioni richieste per un tempo ragionevole senza costi ec-cessivi di gestione. Tutto ci senza rinunciare alla prefabbricazione che, se impiegata correttamente, consente una notevole riduzione dei tempi di co-struzione (e quindi dei costi) ed un maggiore con-trollo di qualit che si traduce nellavere opere pi affidabili. Lindividuazione dei segmenti da prefabbricare la prefabbricazione di un elemento lungo centinaia di metri, a volte chilometri, implica necessariamente che questo venga suddiviso in segmenti di dimen-sioni e pesi tali da consentirne la movimentazione.lindividuazione del segmento dipende principal-mente da: (i) la possibilit di muovere i pezzi via acqua; (ii) la scelta se produrre i prefabbricati in sta-bilimento o in cantiere e (iii) la capacit dei mezzi disponibili per montare i prefabbricati. la movimen-tazione del prefabbricato via acqua estremamen-te vantaggiosa poich consente di manovrare pezzi del peso di migliaia di tonnellate e di dimensioni di centinaia di metri (Figura 2). purtroppo in italia non abbiamo corsi dacqua che consentano questa

Figura 2.

I fiumi navigabili

consentono

la movimentazione

di migliaia di tonnellate

Figura 2a.

prefabbricazione e varo

di una campata completa

2

2a

procedura, usualmente seguita nella costruzione dei ponti sui grandi fiumi quali il danubio, il reno ecc..Allestremo opposto si ha la prefabbricazione in stabilimento che, richiedendo il trasporto del pre-fabbricato su strada, a volte per decine di chilometri, limita drasticamente le dimensioni ed i pesi dellele-mento: 25-30 m di lunghezza, 2-2,5 m di larghezza ed un peso di 60-80 ton sono gi dei limiti econo-micamente invalicabili. Qualora invece la prefabbri-cazione avvenga in una apposita area attrezzata (a volte una vera e propria officina) nel cantiere, gli ele-menti possono essere pi grandi ed il limite dato dalle attrezzature necessarie per metterle in opera.

A proposito delle modalit e del sito di prefabbrica-zione, necessario fare alcune importanti precisa-zioni.Sebbene il termine elemento prefabbricato sia comunemente usato sia per manufatti realizzati a pi dopera sia per prodotti provenienti da e rea-lizzati in uno stabilimento di prefabbricazione fisso, dal punto di vista normativo e progettuale i due

ASSOBETON

12 progettare


Figura 3.

prefabbricazione

e varo di

una campata

completa

Figura 4.

Un tipico carro varo

su luci di 40 m

3

4

casi presentano profonde differenze. le Norme Tecniche per le Costruzioni, che discendono dal-la normativa europea costituita dagli Eurocodici, prevedono espressamente che solo gli elementi strutturali realizzati interamente in uno stabilimento permanente, come nel caso delle imprese spe-cialistiche di prefabbricazione, cio quelle che per partecipare agli appalti pubblici devono ottenere la qualifica OS13, possono seguire le metodologie di calcolo descritte nel cap. 4.1.10.Tali metodologie, specifiche per questi manufatti, di fatto consentono di utilizzare coefficienti di sicurez-za meno severi di quelli concessi per il calcolo delle strutture in c.a/c.a.p. realizzate in situ, proprio per-ch gli ambienti di lavoro, gli impianti, lorganizzazio-ne e le competenze delle maestranze delle impre-se di prefabbricazione sono riconosciuti come pi avanzati e affidabili di quelli disponibili in cantiere. di contro, gli elementi realizzati in situ devono rispetta-re i criteri di progettazione del cap. 4.1 delle Norme Tecniche per le Costruzioni.

premesso quanto sopra, la definizione del segmen-to da prefabbricare pu essere fatta in due modi affatto diversi:producendo elementi la cui lunghezza pari a quel-la di una campata ma la cui larghezza in genere una frazione di quella del ponte finito, cio suddivi-dendo limpalcato in pi elementi longitudinali: la costruzione a travi o span by span; producendo elementi che hanno lintera larghezza del ponte ma una lunghezza che una frazione della luce della campata: la costruzione a conci. Vi peraltro qualche esempio di prefabbricato avente le dimen-sioni di una intera campata finita. Questa soluzione, senzaltro molto vantaggiosa quando si opera in ac-qua, richiede a terra attrezzature molto costose, do-vendosi movimentare pezzi del peso di parecchie centinaia di tonnellate, che quindi sono giustificate solo nel caso di viadotti molto lunghi (Figura 3).

ASSOBETON

13progettare


Figura 5.

Continuit in opera

di travi prefabbricate

Figura 6.

Continuit in opera

di travi prefabbricate

Nel seguito si esaminano alcuni aspetti salienti di queste due tecniche.

La prefabbricazione per travi la prima ad essere stata applicata in italia ed quella utilizzata per quasi tutti i viadotti delle prime autostrade realizzate in italia, quella del Sole e la SA-rC.inizialmente le travi erano a doppio T, quindi con scarsa rigidezza torsionale, e ci richiedeva la pre-senza di trasversi intermedi per meglio ripartire i carichi da traffico. pi recentemente si preferiscono

5

sezioni a V le quali, avendo una discreta rigidezza torsionale, consentono di eliminare i trasversi inter-medi, facilitando lassemblaggio degli elementi pre-fabbricati che vengono posti in opera con appositi carri varo autovarantisi, cio che non hanno biso-gno di supporti intermedi (Figura 4). il graticcio di travi che si ottiene viene poi completato dal getto in opera della soletta superiore, spesso effettuato su predalle anchesse prefabbricate.Questa procedura porta ad avere luci che difficil-mente superano 40-45 m a causa dellimpegno cui sottoposto il carro di varo. per questi ponti tutte le Amministrazioni chiedono ora leliminazione dei giunti di impalcato. Ci pu essere fatto rendendo le travi prefabbricate continue in opera (Figura 5) con laggiunta di cavi di precompressione esterna, dopo averle varate come semplicemente appoggiate, ov-vero rendendo continua la sola soletta superiore, lasciando le travi nella stessa configurazione in cui vengono varate. la prima soluzione porta ad avere in genere strutture pi eleganti e meno deformabili (Figura 6), ma alquanto complicata e quindi co-stosa, anche a causa degli effetti non favorevoli della viscosit del calcestruzzo provocati dal cambio di vincolo. la soletta continua su travi prefabbricate

6

ASSOBETON

14 progettare


molto pi semplice da realizzare e quindi molto pi fre-quente. Ha lo svantaggio di avere un maggior numero di apparecchi di appoggio per posizionare i quali pu, a volte, essere necessario avere pile pi larghe e quindi meno eleganti (Figura 7).

La prefabbricazione per conciAlla fine degli anni sessanta, quando gi la prefabbrica-zione a travi era collaudata, venne introdotto, principal-mente ad opera dei francesi, un diverso modo di realiz-zare gli impalcati in c.a.p. che consentiva di raggiungere grandi luci, fino a 200 m ed oltre. in questo caso il segmento prefabbricato ha lintera lar-ghezza dellimpalcato ed una lunghezza di 3-5 m, quindi molto minore della luce. la prefabbricazione viene in genere fatta in cantiere, essendo questi elementi diffi-cilmente trasportabili su strada. i conci vengono usual-mente montati a sbalzo con una attrezzatura relativa-mente semplice che si ancora alla parte gi realizzata (Figura 8). dal punto di vista architettonico questa tec-nica offre al progettista maggiori possibilit di espres-sione, potendosi avere sezioni trasversali anche molto elaborate e travate ad altezza variabile (Figura 9).Un aspetto cruciale di questa tecnica quello relativo alla modalit di collegamento dei conci prefabbricati tra loro. inizialmente i giunti erano a secco, cio i con-ci venivano accostati tra loro interponendo un sottile strato di resina e non vi era continuit nelle armatu-re ordinarie. i cavi di precompressione, infilati mano a mano che si procedeva nel montaggio dei conci, ga-rantivano che la sezione di giunto fosse sempre tutta compressa. poich la resina posta tra i conci indurisce in 20-30 minuti, il carro che tiene sospeso il concio viene liberato subito e quindi si ha una produzione elevatissi-ma. i giunti a secco pongono per seri problemi in fase di montaggio perch difficile correggere le inevitabili imperfezioni nella geometria del ponte. Queste sono dovute al fatto che il calcestruzzo, durante lo stoccaggio, subisce deformazioni anelastiche che possono essere diverse da concio a concio. Questi giunti, inoltre, molto spesso si sono aperti nel tempo compromettendo la durabilit dei cavi di precompressione ed infine, cosa molto importante specie in zona sismica, la mancanza di armature passanti rende queste strutture molto poco duttili. Questi problemi possono essere superati con i giunti bagnati , cio gettando in opera tra concio e concio una strato di 20-30 cm di calcestruzzo. Ci con-sente di correggere facilmente errori di montaggio e, cosa molto importante, di dare continuit alle armature ordinarie saldando o manicottando le barre. per contro si allungano i tempi di costruzione perch il carro di varo deve mantenere il concio sospeso fino a quando il getto di sutura non abbia fatto presa.Una soluzione mista, che coniuga i vantaggi di entrambi i metodi, stata proposta dallo scrivente per il ponte strallato sul Oued diB, in Algeria. i conci prefabbricati hanno le anime giuntate a secco, in modo da collegare i conci con le sole resine e liberare subito il carro varo (Figura 10). Successivamente si getta la parte mancante

7

8

9

10

ASSOBETON

15progettare


di soletta e controsoletta in modo da dare continu-it alle armature ordinarie e quindi avere una strut-tura duttile.

La prefabbricazione di strutture ad asse curvilineole opere singolari in calcestruzzo, proprio perch tali, poco si prestano alla prefabbricazione.Esistono comunque esempi di prefabbricazione per ponti ad arco di luce medio piccola a campata singola o multipla. in questo caso in genere ne-cessario disporre di uno o pi appoggi provvisori intermedi, come nel caso delle Figure 11 e 12, la qual cosa costituisce un forte vincolo. Normalmente in questi casi necessario gettare i conci di sutura in opera e la continuit strutturale si ottiene con barre o cavi di precompressione.

Conclusionila prefabbricazione nel campo dei ponti essen-ziale per ridurre i tempi di costruzione e garantire il controllo di qualit del manufatto.dal punto di vista del progettista, importante sottolineare che solo gli elementi realizzati in im-

pianti permanenti di prefabbricazione (gli impianti di prefabbricazione temporanei per la produzione a pi dopera non sono ad essi equiparabili) pos-sono fruire degli sconti sui coefficienti di sicurezza previsti dalle Norme Tecniche per le Costruzioni (cap. 4.1.2.1.1.1). Nel caso dei ponti in calcestruzzo questa pratica trova un limite nei pesi degli elementi prefabbricati e nella difficolt di collegarli tra loro, tutti punti finora a vantaggio dellacciaio. recente-mente per si sono affermati nuovi materiali e nuo-ve tecniche che modificheranno profondamente gli scenari attuali. i calcestruzzi ad altissima resistenza, fino a 100 Mpa ed oltre, sono ormai prossimi ad entrare in produzione e ci ridurr molto i pesi degli elementi prefabbricati. per quanto riguarda i collegamenti, una forte semplificazione arriva dalla precompressione esterna, ormai di uso corrente, che annulla tutte le difficolt che si avevano nellinfi-laggio, a posteriori, dei cavi di precompressione nelle guaine interne alle anime delle travi.Tutto ci, unitamente alla disponibilit di mezzi do-pera sempre pi potenti, fa prevedere un forte ri-lancio della prefabbricazione anche nel campo dei ponti in cemento armato precompresso. #

11

12

Figura 7.

Un viadotto a travi

prefabbricate e soletta

continua

Figura 8.

Varo di un concio

prefabbricato

Figura 9.

la costruzione a conci

consente travate ad altezza

variabile

Figura 10.

i conci con giunto misto

per il ponte sul Oued diB

Figura 11.

Montaggio di un arco

prefabbricato

Figura 12.

Un ponte ad arco

prefabbricato

ASSOBETON

16


progettare

COSTrUZiONi prEFABBriCATE: lA lEZiONE ApprESA dAl TErrEMOTO dABrUZZO

Antonella Colombo, Consulente ASSOBETON Giandomenico Toniolo, politecnico di Milano

Introduzionela violenta scossa che la mattina del 6 aprile 2009 ha colpito la citt di lAquila ed il territorio circo-stante, come potere distruttivo, viene quantificata di magnitudo richter 5.8 e di magnitudo momento 6.3 ([01]). dai rilievi della rete sismica nazionale si leggono in varie zone accelerazioni orizzontali di picco al suolo tra 0,35g e 0,40g (0,60g sullepicentro) che, dal punto di vista della progettazione sismica, corri-spondono ad una Zona 1 di massima sismicit nel panorama italiano. Si rilevano ancora accelerazio-ni verticali particolarmente elevate, dellordine di

0,50g in alcune zone ed una accentuata direziona-lit NO-SE.Questo violento terremoto ha colpito un patrimo-nio di diverse centinaia di costruzioni prefabbrica-te sparse in una decina di zone attorno alla citt di lAquila. Si tratta per la maggior parte di edifici industriali monopiano e in minor misura di edifici commerciali a due o tre piani. il territorio in que-stione era classificato come Zona 2 con ag= 0,25g. diversi edifici erano progettati con le norme del 1996 che gi davano qualche dettaglio costruttivo specifico per il comportamento sismico; molti al-tri erano progettati con le norme precedenti che

1

Figura 1.

Crollo dei pannelli

di tamponatura

Memoria tratta dagli atti del 18 Congresso CTE

ASSOBETON

17


progettare

COSTrUZiONi prEFABBriCATE: lA lEZiONE ApprESA dAl TErrEMOTO dABrUZZO

ne restavano carenti. Ovviamente le ultime Nor-me tecniche nazionali del 2008 non hanno avu-to alcuna influenza sullesito del terremoto e ci si pu chiedere se una loro anticipata pubblicazione avrebbe potuto avere positivi effetti.Come in precedenti occasioni il terremoto ha for-nito sul campo una drammatica lezione della quale bisogna fare tesoro. Si ricorda per esempio la le-zione appresa dal terremoto del Friuli 1976: la ca-duta di una trave dal suo appoggio aveva mostrato come, sotto azione sismica, non si possa fare affi-damento sullattrito per la trasmissione delle forze orizzontali. la combinazione delle contemporanee scosse orizzontali e verticali pu infatti abbattere la gravit sulla quale lattrito si basa. Questa risultanza era stata recepita dallAssociazione di categoria ASSOBETON che aveva prontamente diramato apposite raccomandazioni ai suoi iscritti. E da que-sta iniziativa derivata una generale corretta prassi progettuale di connessioni meccaniche tra pilastri e travi che ha nel seguito portato alla specifica regola dellultimo Eurocodice 8 e delle attuali Norme tec-niche nazionali.Anche per il terremoto di lAquila 2009 si devono dunque esaminare gli effetti ([02] e [03]) e trar-

re le indicazioni per un aggiornamento dei criteri di progettazione e di esecuzione, con la conferma di quanto rivelatosi adeguato e il miglioramento di quanto rivelatosi insufficiente, proponendo anche eventualmente nuove alternative regole di proget-tazione basate su approcci innovativi. A tal fine saranno fondamentali i risultati della gran-de ricerca europea coordinata da Assobeton che coinvolge 16 partners dei paesi europei pi sog-getti a terremoti compresi i principali centri di spe-rimentazione sismica delle strutture. i lavori sono iniziati nel 2009 e prevedono tre anni di attivit, che porteranno alla sintesi delle esperienze maturate sul tema dalle diverse scuole nazionali ed interna-zionali coinvolte ([04]).

Rilievi dopo il terremotoNel mese subito dopo il terremoto gli autori hanno fatto alcuni sopralluoghi presso lAquila coprendo in particolare le zone di poggio picenze, Montic-chio, Ocre, Varranoni, Bazzano, pile, pettino e popoli. Sono stati esaminati una cinquantina di edifici con diversi gradi di approfondimento a seconda delle possibilit di accesso, della disponibilit di specifiche informazioni e dellinteresse del caso: da semplici

Figura 2.

danno subito

dai vincoli

sui pannelli

Figura 3.

Trave a doppia

pendenza caduta

dallappoggio

Figura 4.

immagine satellitare

che mostra il crollo

delle due campate

di copertura

Figura 5.

Crollo di un coppone

di grande luce

22

4

3

5

ASSOBETON

18


progettare

6

8

7

9

osservazioni fatte dallesterno fino a dettagliate ispezioni di ogni particolare esterno ed interno delledificio.le visite sono state indirizzate in base alle indicazio-ni di alcuni operatori locali del settore che avevano vissuto in prima persona lesperienza del terremo-to e conoscevano bene la situazione dei luoghi. Gli stessi operatori hanno guidato molte delle visite, ottenendo i permessi di accesso e fornendo molte informazioni tecniche sulle costruzioni delle quali spesso erano i progettisti e produttori. Questo ha permesso di coprire tutte le situazioni delle quali vi fossero segnalazioni di danni rilevanti.in Figura 1 dunque riportata unimmagine em-blematica: mostra infatti un edificio di recente co-struzione la cui struttura (pilastri, travi, elementi di copertura) sostanzialmente integra; una parete di pannelli verticali invece interamente crollata. la causa del crollo indicata in Figura 2: gli attacchi dei pannelli hanno ceduto sotto forze per le quali non erano stati progettati.Andando dunque con ordine, si inizia con lelencare i principali danni rilevati sulle strutture:- una trave a doppia pendenza caduta dal suo ap-

poggio;- un coppone di copertura di grande luce caduto

dallappoggio;- alcuni tegoli TT di piano (in montaggio) ribaltati;- alcune rotture ai bordi di pilastri (senza crolli);- alcune rotture di appoggi trave-pilastro (senza

crolli).

A ci si aggiungono diversi danni minori, come fes-sure sui pilastri e scheggiature degli spigoli in corri-spondenza degli appoggi di solai su travi e di travi su pilastri. i grandi spostamenti manifestatisi sotto sisma hanno portato ancora a diversi danneggia-menti di opere di finitura come i tramezzi interni.

Danni alle strutturela Figura 3 mostra la trave a doppia pendenza ca-duta dallappoggio. la trave ha trascinato nel crollo la campata di copertura adiacente che al momento della foto era gi stata rimossa. la Figura 4 riporta limmagine ripresa da satellite poco dopo il terre-moto e mostra appunto le due campate di coper-tura crollate. Si tratta di una stalla in localit Fossa.la porzione di struttura in cui si verificato il crollo stata costruita nel 1997. le travi a doppia pendenza erano inserite in allog-giamenti a forcella posizionati in sommit ai pilastri; i due elementi erano vincolati tramite una barra pas-

Figura 6.

rottura dei bordi

in corrispondenza

dei pioli metallici ai quali

erano fissati i copponi

Figura 7.

rottura delle pareti

laterali di alcune tasche

dappoggio

Figura 8.

dettaglio di una rottura

in quota in

corrispondenza

del bordo di un pilastro.

Evidente linstabilit

delle barre darmatura

longitudinali e

linsufficienza della

staffatura

ASSOBETON

19


progettare

10

12

11

13

sante. Tale vincolo, sotto le scosse sismiche, non ha funzionato, probabilmente a causa della mancanza di un getto di solidarizzazione nellalloggiamento dello spinotto.la Figura 5 mostra la copertura dalla quale ca-duto un coppone di grande luce (gli altri elementi di copertura sono stati rimossi in seguito al terre-moto perch giudicati pericolanti). Si tratta di una carrozzeria sita a pile costruita nel 1991. i copponi erano posati alle estremit su elementi continui dappoggio a sagoma e fissati con pioli metallici. Sotto le scosse sismiche si sono strappati i bordi in corrispondenza dei pioli stessi (Figura 6), de-nunciando un ancoraggio della connessione insuf-ficiente rispetto alle forze subite. Ancora una volta lattrito non ha dato adeguato contributo.Questi sono gli unici due crolli di elementi strut-turali riscontrati in edifici prefabbricati finiti nel cir-condario di lAquila. Ma nella stalla di Fossa si sono avuti altri seri danni in una porzione della struttura costruita nel 1994.in sommit ai pilastri si manifestata la rottura del-le pareti laterali di alcune tasche dappoggio (Figu-ra 7) a testimonianza della grande importanza di adeguati vincoli laterali contro il ribaltamento delle travi.

rotture in quota (in corrispondenza della sezione di riduzione dellarmatura longitudinale) si sono avute ai bordi di pilastri con instabilit delle bar-re darmatura longitudinali (Figura 8) a denuncia di una staffatura non sufficientemente fitta rispetto alla domanda di duttilit flessionale avutasi sotto terremoto.Questultimo tipo di rottura localizzata si avuto anche in alcuni altri edifici.Circa i crolli di elementi strutturali si cita anche il caso delledificio in costruzione a Monticchio dove i pannelli di tamponamento caduti hanno trascinato nel crollo due elementi binervati di solaio ai quali erano collegati (Figura 9). lopera mancava ancora delle finiture: se vi fosse stata la prevista cappa di calcestruzzo sugli elementi del solaio il crollo non si sarebbe verificato.Caduta di alcuni elementi di solaio si avuta anche in un altro edificio in costruzione.ledificio a due piani adibito a palestra di Montic-chio ha subito una scossa particolarmente forte con una abnorme componente verticale. la Figu-ra 10 mostra il particolare di un appoggio di tra-ve gravemente lesionato. Non vi sono stati crolli di elementi strutturali, ma la costruzione ha subito diversi altri danni di rilievo.

Figura 9.

Crollo di due elementi

binervati di solaio ai quali

erano collegati pannelli di

tamponamento anchessi

coinvolti nel crollo

Figura 10.

particolare di un appoggio

di trave gravemente

lesionato facente parte

di un edificio a due piani

adibito a palestra

di Monticchio

Figura 11.

Crollo di pannelli

di tamponatura orizzontali

(Bazzano)

Figura 12.

Crollo di pannelli di

tamponatura verticali

(Monticchio)

Figura 13.

particolare della rottura

di un attacco

ASSOBETON

20


progettare

214

16

15

17

rotture agli appoggi senza crolli si sono avute anche in alcuni altri edifici.pi diffusi sono stati i danni minori non pregiudizie-voli della resistenza. diverse fessurazioni di mode-sta ampiezza sono rilevabili alla base dei pilastri, ma anche in quota presumibilmente in corrispondenza della interruzione di parte dellarmatura longitu-dinale. Abbastanza frequenti sono anche le scheg-giature agli spigoli degli elementi portanti sotto il concentrarsi delle azioni dappoggio.da notare infine i segni di grandi spostamenti, fino anche in sommit di 15 cm. E questo ha notevoli ripercussioni sulle considerazioni che pi avanti ver-ranno presentate circa la progettazione complessi-va del sistema delle pareti di tamponamento.

Danni ai tamponamentipi diffusi sono stati i crolli di pannelli di parete per cedimento degli attacchi, crolli che hanno interes-sato una rilevante parte di edifici esistenti (forse il 15%). le forze ricevute sotto il sisma sono state molto maggiori di quanto calcolato in sede pro-gettuale sulla base di un comportamento locale. il sistema delle pareti fornisce infatti alla costruzione una rigidezza molto maggiore di quella del telaio nudo di travi e pilastri rappresentato nel modello

dellanalisi strutturale. leffettiva risposta al sisma stata quindi caratterizzata da una grande accelera-zione che ha portato nel piano delle pareti grandi forze distorsive sugli attacchi.Gli effetti sono stati quelli mostrati nella gi cita-ta Figura 1 che si riferisce ad un edificio industriale di recente costruzione ad Ocre. la parete crollata disposta nella direzione NO-SE della maggiore componente dellaccelerazione. Gli attacchi realiz-zati con profili a canale sono stati sollecitati nella direzione tangenziale trasversale per la quale non sono dimensionati: il martelletto dancoraggio ha quindi fatto leva strappando i bordi del profilo ca-nale (Figura 2). Nelle pareti ortogonali la sollecita-zione normale al piano della connessione, correlata alla massa locale del pannello e non a quella dellin-tera copertura, ha trovato una sufficiente resistenza.Simili crolli, anche se meno estesi, si sono avuti in diversi edifici, coinvolgendo sia pannelli orizzontali che verticali, come mostrato rispettivamente nelle Figure 11 e 12 con riferimento ad edifici situati uno a Bazzano, laltro a Monticchio. le rotture non hanno interessato solo i profili cana-le ma anche gli altri tipi di attacchi (Figure 13 e 14). Non si trattato di una carenza del prodotto in s, ma di un progetto inadeguato del collegamento.

Figura 14.

particolare della rottura

di un attacco

Figura 15.

Vista esterna di un

edificio illeso (oggi

sede delle poste

italiane a pile)

Figura 16.

Vista interna

di un edificio illeso

(oggi sede delle

poste italiane a pile)

Figura 17.

Vista interna

di un edificio illeso.

(Centro Commerciale

lAquilone a pile

ASSOBETON

21


progettare

218

di fatto il progetto ha seguito fedelmente i detta-mi delle Norme vigenti, quantificando le forze con unanalisi locale sulla base della massa del singolo pannello inteso quale elemento non strutturale. Nella realt delle cose i pannelli hanno ricevuto forze molto maggiori ed in direzione non prevista nel calcolo. E questo perch la loro connessione fissa alla struttura li faceva parte integrante della struttura, portando il sistema ad una rigidezza mol-to maggiore. lapproccio progettuale proposto dalla normativa a dover essere adeguato nei suoi principi stessi. Ed il mondo della produzione deve farsi parte attiva nel proporre le specifiche solu-zioni.

A conclusione di questo breve rilievo fatto sul cam-po preme ricordare come i gravi danni descritti qui sopra riguardino una minoranza di edifici. la gran-de maggioranza delle costruzioni prefabbricate passata attraverso il collaudo del terremoto senza danni di rilievo. per non lasciare limpressione nega-tiva delle immagini di crolli e rotture qui riprodotte, si chiude il capitolo con le immagini di due edifi-ci che rappresentano il simbolo dei tanti altri che sono rimasti operativi e pressoch illesi.le Figure 15 e 16 mostrano lesterno e linterno delledificio sito a pile dove si sono trasferite le po-ste italiane dopo il terremoto: una semplice costru-zione con una bella soluzione leggera di copertura. le Figure 17 e 18 mostrano infine i particolari delle strutture del Centro Commerciale lAquilone sito sempre a pile: grande opera che ospita centinaia di visitatori ogni giorno e resta lemblema della solidi-t della costruzione prefabbricata.

Criteri di progettolattuale prassi progettuale delle strutture prefab-bricate in questione si basa su di un modello a telaio nudo dove i pannelli perimetrali di tampo-namento entrano solo come masse, senza alcuna rigidezza. Anzi, alcuni progettisti inseriscono solo la

219

220

Figura 19.

pannello verticale

Figura 20.

pannello orizzontale

massa delle pareti ortogonali alla direzione della-zione sismica, assumendo che le pareti parallele a detta azione provvedano da s alla propria resi-stenza. i pannelli di parete vengono peraltro colle-gati alla struttura con attacchi fissi dimensionati con un calcolo locale in base alla loro massa per forze dattacco ortogonali al piano dei pannelli stessi.Questo approccio non funziona: lo ha dimostrato il terremoto di lAquila. i pannelli, cos fissati alla struttura, entrano a far parte del sistema resistente condizionandone la risposta sismica. la grande ri-gidezza di questo sistema resistente porta a forze molto maggiori di quelle calcolate per il modello a telaio, che molto pi flessibile. Queste forze sono correlate alla massa globale degli impalcati e sono inoltre primariamente dirette nel piano della pa-rete. intensit e direzione delle forze non previste hanno quindi portato alla rottura di molti attacchi, lasciando il telaio di pilastri e travi praticamente in-tatto.il vecchio criterio, che lascia le pareti rompersi, tan-to dopo la loro rottura resta una struttura dimen-sionata per resistere da sola, non funziona quando la rottura implica il crollo di elementi di peso fino a 10 tonnellate. il mortale pericolo di questi crolli ri-chiede un diverso approccio. Ed il discorso vale per tutte le strutture in cemento armato, prefabbricate o non prefabbricate che siano: il crollo dei detriti di una grande parete di tamponamento in mattoni rappresenta un pericolo altrettanto grave. da queste constatazioni emergono dunque tre possibili soluzioni per il sistema delle pareti di chiu-sura perimetrale, soluzioni che vengono descritte nei loro principi qui nel seguito.Una prima soluzione, che chiameremo isostatica, quella di pannelli di parete collegati alla struttura con vincoli che consentano il libero manifestarsi dei grandi spostamenti attesi per la struttura a telaio sotto sisma.

Figura 18.

particolare della struttura

del Centro Commerciale

lAquilone (pile)

ASSOBETON

22


progettare

Questa soluzione permette di seguire il tradizio-nale approccio progettuale dellanalisi fatta sul mo-dello del solo telaio nudo.Una seconda soluzione, che chiameremo collabo-rante, quella di pannelli di parete collegati con un sistema iperstatico di vincoli fissi che li renda parte integrante del sistema resistente. Questa soluzione richiede un approccio progettuale del tutto nuovo con unanalisi fatta su di un modello misto pareti-telaio che porta ad inesplorati coin-volgimenti del diaframma di copertura.Entrambe le soluzioni richiedono lo specifico pro-getto di nuovi connettori: che siano in grado di consentire quei grandi spostamenti della soluzio-ne isostatica; che siano in grado di trasmettere le grandi forze previste nella soluzione collaborante.Si cita infine una terza soluzione che stata ipotiz-zata da alcuni tecnici del settore: quella di lasciare il progetto delle connessioni cos com nellattua-le prassi, attendendo probabili rotture in caso di terremoto, ma dotando i pannelli di parete di una seconda linea di difesa costituita da elementari di-spositivi dattacco che entrino in funzione in caso di incipiente collasso dei pannelli impedendone la caduta. Questa soluzione avrebbe anche il van-

taggio di poter essere applicata per ladeguamen-to sismico di tante costruzioni esistenti. Gli autori per non riescono ad immaginare al momento quali potrebbero essere questi dispositivi e lascia-no allinventiva dei colleghi interessati il compito di progettarli.

Sistema isostatico di paretidiversi sistemi di connessioni tra pannelli di pa-rete ed elementi di struttura possono garantire un assetto isostatico al pannello stesso. in questa sede ci si limita ad esemplificarne alcuni, riferendoli a pannelli verticali ed orizzontali ed evidenziando qualche problema di pratica progettuale. in Figura 19 rappresentato un pannello verticale riferito ad un sistema di assi ortogonali dove lasse x diretto orizzontalmente nel piano del pannello, lasse y diretto ortogonalmente al piano del pannello e z diretto verticalmente parallelamente alla forza di gravit. lorigine del sistema di riferimento posta su di un vertice alla base del pannello.Si suppone un sistema di attacco realizzato da quattro connessioni poste ai vertici del pannello, indicate in figura rispettivamente con A, B, C e D. Si intende che queste connessioni possano vincolare le sole traslazioni senza alcun vincolo sulle rotazio-ni. Con E ed F si intendono gli eventuali collega-menti di giunto con i pannelli contigui. di norma le connessioni A e B sono vincolate alla trave di fondazione, le connessioni C e D sono vincolate alla trave di sommit.lo stesso sistema di riferimento associato in Fi-gura 20 ad un pannello orizzontale, per il quale in genere le connessioni traslatorie A, B, C e D sono vincolate ai pilastri, mentre con E ed F si intendo-no gli eventuali collegamenti di giunto fra pannelli contigui dove pu agire lincerto effetto dellattrito dovuto al peso dei pannelli sovrapposti.Nelle Tabelle 1 e 2 indicato, rispettivamente per il pannello verticale e per quello orizzontale, leffetto

Figura 21.

Schema dei vincoli

definito dalla Tabella 1

per il pannello verticale

(soluzione isostatica)

Figura 22.

Schema dei vincoli

definito dalla Tabella 2

per il pannello orizzontale

(soluzione isostatica)

Figura 23.

Altra possibile

soluzione con assetto

isostatico a pendolo

delle pareti verticali,

collegate alla base ed

in sommit con singole

connessioni poste nella

mezzeria dei lati

orizzontali

Figura 24.

Esempio di sistema

collaborante derivante

dallaggiunta dei vincoli E

ed F al sistema di vincoli a

pendolo di Figura 23

223

221

222

224

ASSOBETON

23


progettare

dei vincoli nelle tre direzioni x, y e z prima definite, dove i simboli si intendono cos definiti:- f = fisso- s = scorrevole- i = indifferente (fisso o scorrevole)- 0 = assente

A rigore, per un assetto isostatico nel piano del pannello, i vincoli indifferenti dovrebbero essere definiti come vincoli scorrevoli ma, in previsione di trascurabili effetti delle modeste deformazioni lineari del pannello stesso, si pensa che possano es-sere realizzati pi semplicemente anche come fissi. Questultima opzione resta per da verificarsi per le connessioni C e D del pannello verticale perch porta il pannello stesso a contribuire alla portanza verso i carichi verticali applicati dopo lesecuzione delle connessioni stesse.Nel piano del pannello verticale (in direzione x) il sistema di connessioni definito nella Tabella 1 ga-rantisce traslazioni orizzontali del telaio strutturale indipendenti dal pannello stesso, che resta vincola-to alla base sulla trave di fondazione provvedendo indipendentemente da s alla propria stabilit (Fi-gura 21). Nella direzione ortogonale y il pannello resta sem-plicemente appoggiato alle due estremit inferiore e superiore, seguendo senza reazioni il moto vi-bratorio del telaio strutturale sul quale riversa una quota della forza di inerzia dovuta alla sua massa.Assumendo per il vincolo indifferente lopzione co-struttivamente pi semplice e cio il vincolo fisso, il sistema richiede limpiego di due tipi di connettori, uno con vincolo totale, laltro con vincolo parziale che lasci libera una delle tre traslazioni con previ-sione di grandi spostamenti (per es.: 15 cm). da notare che i vincoli di base A e B sulla trave di fondazione non possono essere semplici appog-gi, ma devono essere vere e proprie connessioni con efficacia bilaterale. Nel piano del pannello oriz-zontale (in direzione x) il sistema di connessioni definito nella Tabella 2 vincola gli spostamenti dei pannelli stessi a quelli dei punti dattacco sui pilastri sui quali si riversano le forze dinerzia dovute alle masse dei pannelli (v. Figura 22). Affinch il moto avvenga senza reazioni, bisogna per che non sor-gano significativi attriti sui giunti dei pannelli sovrap-posti; e questo implica linterposizione di adeguate inusuali sigillature deformabili. A causa dellattrito resta dunque pi difficile per i pannelli orizzontali realizzare un sistema isostatico che non reagisca con la struttura. Nella direzione ortogonale y i pan-nelli orizzontali seguono il moto vibratorio dei pi-lastri senza reazioni, riversando sui quattro attacchi le forze di inerzia dovute alla loro massa.in Figura 23 riportata unaltra possibile soluzione

con assetto isostatico a pendolo delle pareti ver-ticali, collegate alla base ed in sommit con singole connessioni poste nella mezzeria dei lati orizzontali. Con questo assetto il sistema delle pareti pu se-guire liberamente il moto della copertura, manife-stando degli scorrimenti relativi db/h ai bordi dei pannelli contigui con d spostamento orizzontale di sommit, b larghezza del pannello ed h altezza della connessione superiore. Solo connessioni fisse sono richieste, a meno che non si voglia liberare il vincolo lungo z al bordo su-periore per non riportare sui pannelli stessi i carichi gravitazionali provenienti dallelemento di copertu-ra ai quali sono collegati. da notare che, nel moto di basculamento attorno al vincolo di base, i pannelli contigui, oltre a scor-rere tangenzialmente tra loro, si avvicinano di una quantit che, per gli attesi valori dello scorrimento di piano, di un ordine di grandezza inferiore dello spostamento orizzontale di sommit ed facilmen-te compensata dallordinario gioco del giunto. Al-trettanto trascurabile resta labbassamento dellat-tacco superiore del pannello. Gli attacchi dei pannelli angolari, che nelle correnti soluzioni hanno manifestato diversi inconvenienti in occasione del terremoto di lAquila, vanno studiati con maggiori approfondimenti.

Sistema collaborante di paretilo stesso sistema di vincoli a pendolo di Figura 23 pu trasformarsi in un sistema collaborante se si aggiungono le connessioni E ed F che impediscano lo scorrimento relativo dei pannelli sui lati di giunto (Figura 24). Si ricorda come, per queste connessioni di giunto, particolari dispositivi siano stati progettati e speri-mentati per disperdere energia sotto lazione del terremoto violento ([05], [06] e [07]). lassetto ordinario delle connessioni poste sui quattro vertici dei pannelli che li rende collaboranti con la struttura vede tutti vincoli traslatori totali e

A B C D E Fx f i s s 0 0y f f f f 0 0z f f i i 0 0

A B C D E Fx f i s s s sy f f f f 0 0z f f i i 0 0

Tabella 1.

Effetto dei vincoli

per il pannello verticale

Tabella 2.

Effetto dei vincoli

per il pannello orizzontale

ASSOBETON

24


progettare

le colonne A, B, C e D delle Tabelle 1 e 2 diventa-no tutte riempite di f. per pannelli verticali questo assetto rappresentato in Figura 25, dove si nota-no gli effetti distorsivi dincastro portati sulla trave. Questi effetti sono evitati se sulla trave si posiziona una sola connessione come indicato in Figura 26. Con questa soluzione i pannelli nel loro piano fun-zionano come mensole incastrate alla base e affian-cate luna allaltra.Analoghe soluzioni si possono avere per pannelli orizzontali: quella con quattro connessioni di Figu-ra 27 che porta effetti distorsivi sui pilastri; quella senza distorsioni dove le connessioni A e B con i pilastri sono sostituite dalle connessioni E con il pannello sottostante (Figura 28).Se da un lato la soluzione tecnologica di connes-sioni totalmente fisse si semplifica, dallaltro lato la partecipazione solidale dei pannelli, con la propria rigidezza, alle vicende vibratorie dellintero com-plesso strutturale porta a grandi forze nelle con-nessioni. rispetto ai tipi attualmente in uso servono nuovi prodotti con capacit potenziate. Natural-mente non il solo connettore metallico a dover essere rinnovato, ma anche la parte in calcestruzzo di pannello interessata dallattacco, che dovr re-sistere senza precoci rotture. E non soltanto il calcolo delle connessioni a dover essere aggiornato,

ma anche quello del diaframma di copertura che deve trasmettere le forze inerziali alle pareti resi-stenti laterali. Comunque il dimensionamento delle connessioni dovr essere fatto caso per caso sulla base di unanalisi globale del complesso struttura-le, quantificando la distribuzione delle forze e degli spostamenti. Avendo a che fare con una rigidezza strutturale molto maggiore, si attendono piccoli spostamenti e verifiche di stato limite di esercizio (limitazione del danno) facilmente soddisfatte. Si attendono invece verifiche di resistenza e duttilit allo stato limite ultimo (di non collasso o salvaguar-dia della vita), molto pi complesse e rivolte pi alle pareti che ai pilastri ([08]). Si dovranno quantificare le capacit di resistenza e di deformazione plasti-ca dei pannelli per azioni applicate nel loro piano. in previsione di connessioni poco duttili, si dovr eventualmente impostare e sperimentare un calco-lo di gerarchia delle resistenze per il sovradimensio-namento delle connessioni stesse in rapporto alla resistenza ultima dei pannelli nel loro tipico assetto strutturale. E a valle di questi studi si dovr anche quantificare il valore del coefficiente di struttura q da attribuire a questo sistema costruttivo, che sem-bra non assimilabile al sistema definito a pareti dalle norme per la sostanziale diversit dei partico-lari costruttivi e dei vincoli.

Figura 25.

Sistema collaborante

ottenuto mediante

connessioni su tutti

e quattro i vertici

dei pannelli verticali.

Evidenti gli effetti distorsivi

dincastro portati sulla trave

Figura 26.


ottenuto mediante

tre connessioni

di cui una sola posizionata

sulla trave. in questo modo

si evitano gli effetti distorsivi

Figura 27.


ottenuto mediante

connessioni su tutti

e quattro i vertici

dei pannelli orizzontali.

Evidenti gli effetti distorsivi

dincastro portati sui

pilastri

Figura 28.


ottenuto mediante tre

connessioni dove le

connessioni A e B

con i pilastri sono sostituite

dalle connessioni E

con il pannello sottostante,

evitando cos ogni effetto

distorsivo

227 228

225 226

ASSOBETON

25


progettare

ConclusioniQuanto riportato qui sopra un lungo elenco di temi da approfondire che richieder qualche anno di ricerca. la via per raggiungere una completa conoscenza del comportamento sismico delle co-struzioni ancora lunga. E questo vale non solo per quelle prefabbricate. in particolare il terremoto di lAquila ha drammaticamente evidenziato per tutti i tipi di costruzione linadeguatezza delle pa-reti di tamponamento e divisorie, in muratura o prefabbricate che siano. un tema di primaria importanza per la salvaguar-dia della vita in occasione di terremoti. per le co-struzioni prefabbricate forse la soluzione meno difficile. lingegno dei tecnici coinvolti nella ricerca e nella progettazione di queste costruzioni sapr, come in altre occasioni, vincere la sfida. Nella quale inseriamo, come piccolo seme da far germogliare, limmagine di Figura 29 che si riferisce alla terza so-luzione citata, quella di dispositivi di seconda linea contro la caduta dei pannelli, da inserire in un con-testo strutturale progettato secondo la tradiziona-le prassi che sottodimensiona le connessioni. #

RiconoscimentiUn particolare ringraziamento va al prof. dante Galeotta dellUniversit di lAquila che ha organizzato le nostre visite alla zona terremotata. Grazie anche agli ingg. Attilio Cristinzi e Antonio Albanese della Edimo e alling. Ezio rainaldi della Vibrocementi che ci hanno guidato e fornito molte informazioni sulle costruzioni ispezionate.lanalisi programmatica sui criteri di progettazione delle connessioni dei pannelli di parete stata condotta nellambito delle finalit del progetto di ricerca SAFECAST supportato da un contributo della Commissione Europea nel programma Fp7-SME-2007-2 con Grant agreement n. 218417 del 2009.

Bibliografia[01] M. Menegotto: Experiences from lAquila 2009 earthquake, proceedings of the 3rd fib Congress, Washington 2010-07-08[02] M. Menegotto: Osservazioni sulle strutture prefabricate di edifice industriali e commerciali, proget-tazione sismica n. 3, 2009[03] S. Faggiano, i. iervolino, G. Magliulo, G. Manfredi, i. Vanzi: il comportamento delle strutture industriali nellevento de lAquila, progettazione sismica n. 3, 2009[04] A. Colombo, p. Negro: Tayloring experimental strategy and set-up: the long story of the seismic behaviour of precast structures, 3AESE, San Francisco, 2009[05] A. iqbal, S. pampanin, A. Buchanan, A. palermo: improved seismic performance of lVl post-tensio-ned walls coupled with UFp devices, 8th pacific Conf. on Earthquake Eng., Singapore, 2007[06] F. Biondini, G. Toniolo: influenza delle connessioni tra pannelli sulla risposta sismica delle costruzioni prefabbricate, Atti 18 Cogresso CTE, Brescia, 2010[07] l. Ferrara, C. Zenti: dispositivi ad attrito per pannelli di tamponamento, Atti 18 Congresso CTE , Brescia, 2010[08] A. Colombo, G. Toniolo: problemi di progettazione sismica delle connessioni dei pannelli di tampo-namento, Atti 18 Congresso CTE, Brescia, 2010.

229

Figura 29.

Terza soluzione:

inserimento di dispositivi

di seconda linea contro

la caduta dei pannelli,

in un contesto strutturale

progettato secondo

la tradizionale prassi

che sottodimensiona

le connessioni

ASSOBETON

26 progettare


prOBlEMATiCHE prOGETTUAli lEGATE Al COMpOrTAMENTO SiSMiCO di AlCUNE TipOlOGiE di CONNESSiONi di STrUTTUrE prEFABBriCATE

Paolo Riva, Andrea Belleri,Mauro Torquati,Universit degli Studi di Bergamo

dopo aver trattato in un precedente articolo la progettazione di strutture prefabbricate mono-piano, nel presente articolo, partendo dalle lezioni apprese da terremoti passati, vengono affrontate le problematiche inerenti il comportamento si-smico e la progettazione di alcune comuni tipolo-gie di connessione.Quando si parla di strutture prefabbricate in c.a. o c.a.p., importante osservare come attraverso la produzione di elementi prefabbricati sia possi-bile ottenere componenti dotati di elevata qualit, migliori caratteristiche di resistenza e duttilit e maggior durabilit rispetto ad elementi realizzati in opera. Gli aspetti pi critici nella progettazione di strutture prefabbricate in zona sismica riguar-dano prevalentemente le connessioni tra i diversi elementi, sia strutturali sia non strutturali. infatti, se da un lato possibile evitare, con opportuni dettagli costruttivi, la congestione di armatura e la complicazione tipica dei nodi delle strutture rea-lizzate in opera, dallaltro non sempre le connes-sioni tengono correttamente in conto linterazio-ne cinematica tra i diversi elementi e la domanda di deformabilit associata ad un evento sismico. prima degli anni ottanta la progettazione delle strutture prefabbricate in zona sismica presenta-va molte lacune derivanti dalla scarsa conoscenza

del comportamento di tali strutture in presenza di azioni sismiche. losservazione dei danni subiti dalle strutture prefabbricate in seguito ad even-ti sismici significativi port alla consapevolezza di quanto fosse importante studiare fenomeni quali per esempio il confinamento del calcestruz-zo, peraltro problema fondamentale per tutte le strutture in c.a., il comportamento degli elementi strutturali e delle connessioni sotto azioni cicliche, lo sviluppo di nuove tipologie di collegamento fra i vari elementi, cos da conferire la necessaria dut-tilit, controllare adeguatamente linterazione tra i diversi componenti, e garantire un buon compor-tamento in caso di sisma. Malgrado i progressi fatti negli ultimi 20 anni, ed il generale soddisfacente comportamento delle strutture prefabbricate in presenza di azioni sismiche, permangono alcune criticit legate soprattutto al comportamento del-le connessioni, tra le quali assumono particolare rilevanza quelle pannello-struttura.in seguito al terremoto dellAquila, le pi frequenti cause di danno o di crollo osservate in strutture prefabbricate sono legate al collasso del siste-ma di connessione pannello-struttura (Figura 1), spesso causato dallincapacit delle connessioni di garantire una sufficiente capacit di spostamento o resistenza. Ci dovuto, pi che ad una intrin-

1

Figura 1.

Terremoto dellAquila.

Collasso di alcune

connessioni di pannelli

prefabbricati

ASSOBETON

27progettare

seca debolezza delle connessioni, al fatto che nella progettazione di edifici prefabbricati esistenti linterazione cinematica tra pannello e struttura veniva generalmente trascurata, considerando il pannello semplicemente come massa appesa, senza valutare correttamente lentit degli spos-tamenti che le connessioni dovessero garantire. Come conseguenza, data lelevata rigidezza dei pannelli di facciata e la scarsa capacit di spos-tamento delle connessioni, queste ultime si sono trovate a dover sopportare azioni ben superiori a quelle derivanti dal semplice prodotto della mas-sa del pannello per laccelerazione di progetto, che nel caso dellAquila sono in ogni caso ben su-periori a quanto ipotizzabile utilizzando i dettami del dM96, normativa utilizzata nel calcolo di tutte

le strutture prefabbricate danneggiate dal terre-moto. Unaltra causa frequente di danno legata allincapacit degli appoggi delle travi di consenti-re il controllo degli spostamenti relativi fra travi e pilastri, con conseguente rottura della mensola di appoggio o perdita di appoggio dellelemento trave (Figura 2). in alcuni casi si nota il martellamento fra elementi, il quale provoca danni su entrambi gli elementi coinvolti nel fenomeno (Figura 3).Alcuni problemi riscontrati sono dovuti alla man-canza di confinamento in taluni pilastri, nei quali si osservata lespulsione del copriferro, probabil-mente causata dallinstabilit delle armature com-presse (Figura 4).dagli esempi riportati, si deduce come per le

2

Figura 2.


danni in corrispondenza

di appoggi trave-pilastro

ASSOBETON

28 progettare


strutture prefabbricate il danno sia frequente-mente imputabile a difetti legati ad una conce-zione strutturale nella quale linterazione tra i di-versi elementi prefabbricati, strutturali e non, non viene correttamente considerata, rendendo par-ticolarmente critica la funzione dei collegamenti. Viceversa, i danni osservati dimostrano quanto sia cruciale il ruolo giocato dalla corretta proget-tazione ed esecuzione delle connessioni, che in-fluenzano in modo sostanziale il comportamento statico dellorganismo strutturale e quindi anche la sua risposta sotto azioni sismiche.Negli edifici prefabbricati soggetti a sollecitazioni sismiche la progettazione dei collegamenti fra gli elementi governata dal rispetto del criterio della gerarchia delle resistenze, in maniera tale da indi-viduare a priori le zone della struttura delegate alla dissipazione di energia (zone critiche).i collegamenti possono essere ipotizzati come monolitici quando: si utilizzi calcestruzzo gettato in opera e par-

ticolari costruttivi di tipo convenzionale per le armature;

la continuit sia assicurata da collegamenti bul-lonati o saldati;

la continuit del collegamento sia dimostrata

mediante accurate prove sperimentali, condot-te considerando la resistenza e la rigidezza della connessione nelle condizioni pi sfavorevoli.

in italia sono comunemente utilizzati vari sistemi di connessione per strutture prefabbricate, a secon-da degli elementi che devono essere connessi. Tra le tipologie di collegamento pi comuni vi sono: collegamenti pilastro-fondazione; pilastro-pilastro; trave-pilastro; trave-orizzontamenti; collegamenti delle parti non strutturali. Fra i pi comuni me-todi di unione tra pilastro e fondazione vi il plin-to a pozzetto. Con tale tipologia di collegamento si ottiene un vincolo ad incastro tra fondazione e pilastro, con formazione della cerniera plastica nel pilastro, al di sopra del colletto del bicchiere.per il dimensionamento del plinto, le sollecitazioni di progetto sono determinate applicando il crite-rio di gerarchia delle resistenze sulla base della re-sistenza del pilastro, opportunamente amplificata per un coefficiente di sovraresistenza

Rd.

Secondo la formulazione proposta dalla CNr 10025/98, le azioni di progetto sono considerate applicate ad una distanza pari ad dellaltezza di infissione del pilastro a partire dal colletto del plinto (Figura 5).le risultanti delle pressioni agenti sulle pareti e sul

3

4

Figura 3.


perdita di appoggio e

martellamento della

copertura

Figura 4.


Mancanza di

confinamento:

instabilit

delle armature

ed espulsione

del copriferro

ASSOBETON

29progettare


fondo del plinto sono pari a:F1 = VSd + 3/2 (MSd/h)F2 = 3/2 (MSd/h) F3 = NSd

lattrito che si crea fra le superfici del pilastro e le superfici interne del pozzetto viene trascurato.la lunghezza della zona critica, ovvero il tratto dellelemento in cui si manifesta il comportamen-to non lineare e si localizza il danneggiamento, in-fluenza la capacit del pilastro di sopportare spo-stamenti in campo plastico.lestensione della zona plastica allinterno del pi-lastro dipende principalmente dal rapporto M

u/

My tra il momento ultimo M

u e il momento di

snervamento My della sezione, coincidente con

il momento per il quale le armature raggiungono la tensione di primo snervamento f

sy. il rapporto

Mu/M

y a sua volta strettamente correlato al rap-

porto tra la tensione di rottura e di snervamento dellacciaio f

sy/f

su.

Se ad esempio consideriamo un pilastro doppia-mente incastrato, la lunghezza della cerniera plasti-ca potr essere calcolata in base alla proporzione (ASSOBETON, 2010):Mu (h/2)

= My (h/2 hp)

con h pari allaltezza della colonna e hp pari alla

lunghezza della cerniera plastica. Tale lunghezza risulter pertanto pari a:h

p = h/2 ( 1 1 / (M

u/M

y) )

Approssimando Mu/M

y a f

sy/f

su e considerando un

acciaio B450C, quindi considerando il rapporto fsy/

fsu compreso fra 1,15 e 1,35 si ottengono valori di

hp compresi fra (1/15,3)h e (1/7,67)h.

Considerando ora un pilastro incastrato al piede e incernierato in sommit, la proporzione risulter:M

u / h = M

y / (h hp)

da cui si ottengono valori di hp compresi fra

(1/7,67)h e (1/3,83)h.lutilizzo di plinti a bicchiere frequentemente limitato dalle notevoli dimensioni che spesso rag-giungono le fondazioni in seguito allapplicazione del criterio di gerarchia delle resistenze ed alla rilevante dimensione dei pilastri, la cui sezione sovente governata dal coefficiente q, discusso nellarticolo pubblicato su iMC 16.in tali casi, si pu ricorrere a collegamenti diretti tra pilastri prefabbricati e fondazioni realizzate in opera, utilizzando o armature inserite in guaine corrugate successivamente iniettate, con guaine preventivamente inserite nel getto del pilastro o della fondazione, oppure apposite scarpe metal-liche che realizzano il collegamento tra pilastro e fondazione, oppure altre soluzioni adeguatamen-te ingegnerizzate. il vantaggio delle soluzioni basate sullutilizzo di armature inserite in guaine corrugate risiede nel fatto che venga cos garantita la continuit dellar-matura in corrispondenza del vincolo pilastro-fondazione, ottenendo un collegamento del tutto simile ad un normale nodo pilastro-fondazione realizzato in opera. dal punto di vista del montaggio, tale soluzione richiede, al fine di evitare il ribaltamento, lutilizzo di opportune strutture di ritegno da mantenere in opera fino allavvenuta presa del calcestruzzo utilizzato per riempire le sedi delle armature.

5

Figura 5.

Azioni di progetto

su un plinto

a pozzetto

ASSOBETON

30 progettare


lutilizzo di inserti metallici ha viceversa il vantag-gio di garantire una maggiore facilit di montaggio, essendo garantita lautoportanza durante le fasi di getto e successiva presa delle malte utilizzate per solidarizzare il pilastro alla fondazione. daltra parte, tali soluzioni sono in alcuni casi ca-ratterizzate da una duttilit significativamente pi modesta e da una capacit dissipativa ben pi li-mitata rispetto a quanto garantito dalla tipologia di collegamento precedente.la giunzione fra pilastri realizzata frequente-mente per la realizzazione di edifici multipiano, i quali richiedono altezze dei pilastri non sempre realizzabili con un singolo elemento. la modalit di connessione dei pilastri, comunque simile alle tipologie sopra descritte, varier prendendo in considerazione le azioni cui sar soggetto il pila-stro, ponendo particolare attenzione alla presen-za di momento flettente. prendendo ora in esame i collegamenti trave-pila-stro, in presenza di eventi sismici fondamentale evitare lo scorrimento relativo tra trave e pila-stro. Come hanno evidenziato gli eventi passati, necessario affidare la trasmissione delle forze sismiche orizzontali a sistemi meccanici, senza fare affidamento sullattrito associato al peso dei ma-nufatti. potranno essere realizzati sia giunti mo-nolitici sia non monolitici, a seconda del grado di vincolo e quindi dello schema strutturale consi-derato. la scelta di realizzare giunti assimilabili ad incastri o a cerniere non banale. lesecuzione di un vincolo ad incastro non risulta operativamente semplice, infatti necessario ripristinare il corret-to grado di monoliticit nel nodo, solitamente at-

traverso getti integrativi di malta ed utilizzo di ar-mature integrative nel nodo. Tuttavia, utilizzando un sistema a incastro, si ha il vantaggio di ottenere una struttura pi rigida, in grado quindi di conte-nere e controllare meglio gli spostamenti laterali della struttura soggetta a sisma.in alternativa, soluzioni pi recenti prevedono il ricorso a soluzioni basate sulluso della post-ten-sione del vincolo trave-pilastro, ottenendo cos dei vincoli di incastro parziale, con il vantaggio ad-dizionale che se il sistema opportunamente di-mensionato facendo ricorso a post-tensione con sistemi a cavi o barre non aderenti si ottiene una struttura in grado di auto-ricentrarsi in seguito allevento sismico, ed in grado di sviluppare danni estremamente contenuti. comunque evidente come considerando una situazione di incastro i momenti flettenti siano trasmessi dalle travi ai pilastri, con ovvie complica-zioni dei dettagli costruttivi in corrispondenza dei nodi trave-pilastro.Nel caso di vincolo a cerniera, lo schema di col-legamento sicuramente pi semplice, essendo nulla o limitata la trasmissione di flessione tra pila-stro e trave. Tuttavia, il vincolo a cerniera d luogo a schemi strutturali pi deformabili, per i quali spesso pi problematico controllare la domanda di spostamento legata ad un evento sismico signi-ficativo. da qui sembrerebbe che la soluzione a cerniera sia in generale da evitare. daltra parte, ci sono molti casi in cui, una volta soppesati tutti gli aspetti positivi e negativi, la soluzione a cernie-ra pi conveniente. A titolo esemplificativo si riporta il dimensionamento di un collegamento a

6

Figura 6.

Schema

strutturale

con connessioni

a cerniera

ASSOBETON

31progettare


cerniera trave pilastro di un edificio prefabbricato monopiano, realizzato mediante spinotti. lo schema strutturale considerato mostrato in Figura 6.Come si vede in figura, le zone dissipative si trova-no alla base dei pilastri, le connessioni andranno quindi dimensionate secondo il criterio di gerar-chia delle resistenze in funzione del momento re-sistente del pilastro. prendendo in esame il pilastro centrale, avremo che le forze di taglio di progetto per le connessio-ni trave-pilastro saranno pari a

Rd M

Rd / h, dove

Rd

il fattore di sovraresistenza (1,10 per Cd B e 1,20 per Cd A); in questo modo la connessione non potr collassare prima del raggiungimento del momento resistente ultimo alla base del pilastro.per determinare il taglio resistente nel collega-mento a spinotto (Figura 7), opportuno fare riferimento ai fattori che maggiormente influen-zano il comportamento del medesimo, quali il copriferro, la direzione dellazione sollecitante, la presenza di azioni cicliche, la distanza fra i vari spi-notti, etc.A questo proposito, Vintzeleou e Tassios (1987) e Tsoukantas e Tassios (1989) forniscono delle relazioni che prendono in considerazione la di-rezione e leccentricit dellazione tagliante, le trazioni generate nello spinotto e la presenza o meno di carichi ciclici. Considerando un edificio sottoposto ad azione sismica, lo spinotto agir necessariamente sia in direzione del nucleo di cal-

cestruzzo, sia in direzione del copriferro (laterale allo spinotto o posteriore al medesimo, a secon-da della direzione del carico); quindi oppor-tuno utilizzare formule di progetto che tengano in considerazione la peggiore ipotesi. Gli autori citati propongono una resistenza della connessio-ne considerando i carichi agenti in direzione del copriferro, situazione pi gravosa. Se il coprifer-ro risulta inferiore a 6-9 volte il diametro dello spinotto (db), a seconda del valore del rapporto tra copriferro laterale (cl) e copriferro posteriore (cp), si ottengono diversi valori di Vrd (Figura 8). Se cl >> cp si manifester una rottura da spacco sul lato inferiore (bottom splitting) e la resistenza della connessione vale:V

Rd = 5 db c fct c / (0,66 c + )

con: V

Rd resistenza a taglio dello spinotto

c copriferro nella direzione della forzafct resistenza a trazione del calcestruzzo.

Se cl

ASSOBETON

32 progettare


8 9

Figura 8.

Copriferro laterale,

inferiore e diametro

spinotti

Figura 9.

Calcolo bct

VRd

= 0,5 1,3 db 2 (f

cd f

yd) 1/2

Gli autori propongono inoltre, in presenza di ec-centricit fra il carico e la reazione dello spinotto (Figura 10), la seguente relazione:

VRd = db (5 fcc e)2 - 1,7 db2 fcc fy - 5 fc db e = 0

con:fcc resistenza cilindrica media a compressione

del calcestruzzo fy tensione di snervamento dellacciaio

Mentre in presenza sollecitazioni di trazione propongono la seguente relazione:

VRd

= db2 [f

ck f

sy (1 - a2)] 1/2

con a pari a ss/fsy.

per quanto concerne le connessioni tra travi e solai, importante prendere in considerazio-ne le forze trasmesse da questi ultimi alle travi. prendendo per esempio il caso in cui si realizzi una cappa di calcestruzzo armato a formare un diaframma rigido, le connessioni saranno respon-sabili del trasferimento delle azioni generate dalla forza complessiva di piano, per mezzo di spinotti o altri dispositivi, agli altri elementi resistenti, quali travi e pilastri. in tale caso, le connessioni dovranno essere di-mensionate a partire dalle forze di piano, aumen-tate del 30% come richiesto dalla normativa (dM 14/01/2008, 7.4.5.3).

Collegamento tra elementi secondari e sismoresistentiTutti gli elementi strutturali che non partecipa-no direttamente alla risposta sismica delledificio sono detti secondari. durante un terremoto a questi elementi richiesta soltanto la capacit di assorbire le deformazioni imposte dagli elementi sismoresistenti e il mantenimento della capacit portante nei confronti dei carichi statici. impor-tante tenere conto della loro possibile disposizio-ne irregolare, sia in pianta sia in elevazione, data la spesso significativa incidenza che ci pu avere sul comportamento globale della struttura.Gli elementi non strutturali quali i pannelli di tam-ponamento sono generalmente considerati ele-menti portati in ragione del fatto che le connes-sioni ai pilastri o alle travi su cui fanno affidamento sono solitamente progettate in modo da evitare interferenze con il sistema sismo-resistente, cos da minimizzare lincremento di rigidezza nei con-fronti della struttura portante e ridurre le solleci-tazioni sugli elementi stessi.Nella realt si possono considerare due tipologie diverse di pannelli: quelli che non interferiscono con il comportamento globale delledificio e che quindi devono essere in grado, insieme alle loro connessioni, di resistere ai carichi gravitazionali, alle forze dinerzia e agli spostamenti imposti dal sisma, e quei pannelli che al contrario influenza-no la risposta strutturale delledificio. Nel primo caso il sistema di connessione tra pannello pre-fabbricato e struttura portante non deve avere una rigidezza tale da poter influenzare la risposta

ASSOBETON

33


progettare

strutturale, e deve poter sviluppare opportuni meccanismi duttili, o comunque deve essere in grado di accomodare spostamenti relativi signi-ficativi tra il pannello e la struttura. Nel secondo caso i pannelli vanno ad incrementare la rigidezza delledificio, assolvendo a tutti gli effetti al ruolo di controventi, e devono essere progettati in accor-do con la normativa cos come ogni altro elemen-to strutturale.per i pannelli non strutturali, la normativa (dM 14/01/2008, Eq. 7.2.1) prevede la verifica sia dei pannelli sia delle loro connessioni

Documents

assobeton 18