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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
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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)
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industrie manufatti cementizi - n 18
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
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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
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Anno V
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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
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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
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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
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ASSOBETON
6
industrie manufatti cementizi - n 18
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.
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ASSOBETON
10 progettare
industrie manufatti cementizi - n 18
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
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ASSOBETON
11progettare
n 18 - industrie manufatti cementizi
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
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ASSOBETON
12 progettare
industrie manufatti cementizi - n 18
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).
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13progettare
n 18 - industrie manufatti cementizi
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
industrie manufatti cementizi - n 18
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
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ASSOBETON
15progettare
n 18 - industrie manufatti cementizi
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
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ASSOBETON
16
industrie manufatti cementizi - n 18
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
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ASSOBETON
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n 18 - industrie manufatti cementizi
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
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4
3
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ASSOBETON
18
industrie manufatti cementizi - n 18
progettare
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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
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ASSOBETON
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n 18 - industrie manufatti cementizi
progettare
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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
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ASSOBETON
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industrie manufatti cementizi - n 18
progettare
214
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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
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n 18 - industrie manufatti cementizi
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
industrie manufatti cementizi - n 18
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
n 18 - industrie manufatti cementizi
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
industrie manufatti cementizi - n 18
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.
Sistema collaborante
ottenuto mediante
tre connessioni
di cui una sola posizionata
sulla trave. in questo modo
si evitano gli effetti distorsivi
Figura 27.
Sistema collaborante
ottenuto mediante
connessioni su tutti
e quattro i vertici
dei pannelli orizzontali.
Evidenti gli effetti distorsivi
dincastro portati sui
pilastri
Figura 28.
Sistema collaborante
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
n 18 - industrie manufatti cementizi
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
industrie manufatti cementizi - n 18
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.
Terremoto dellAquila.
danni in corrispondenza
di appoggi trave-pilastro
-
ASSOBETON
28 progettare
industrie manufatti cementizi - n 18
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.
Terremoto dellAquila.
perdita di appoggio e
martellamento della
copertura
Figura 4.
Terremoto dellAquila.
Mancanza di
confinamento:
instabilit
delle armature
ed espulsione
del copriferro
-
ASSOBETON
29progettare
n 18 - industrie manufatti cementizi
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
industrie manufatti cementizi - n 18
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
n 18 - industrie manufatti cementizi
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
industrie manufatti cementizi - n 18
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
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ASSOBETON
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n 18 - industrie manufatti cementizi
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