Costruzioni in acciaio e composte: innovative, affidabili e sostenibili Ing. Mauro Sommavilla

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1 Costruzioni in acciaio e composte: innovative, affidabili e sostenibili Ing. Mauro Sommavilla Dott. Ing. Mauro Sommavilla Fondazione Promozione Acciaio Torino, 6 Febbraio 2013

2 FONDAZIONE PROMOZIONE ACCIAIO Costituzione: nasce nel gennaio 2005 quale ente no-profit grazie all'iniziativa di produttori, trasformatori, costruttori, associazioni di categoria ed enti scientifici. Scopo: incrementare l impiego dei prodotti in acciaio nelle costruzioni e nelle infrastrutture in Italia attraverso un attività culturale che ne diffonda, promuova e valorizzi gli aspetti progettuali e tecnologico-costruttivi. : punto di riferimento per il settore delle costruzioni in acciaio, visitato mensilmente da utenti. Commissione Fuoco Commissione Sisma Commissione Sostenibilità Gruppo di Lavoro Normative Ufficio Tecnico 36 soci (aziende) 37 soci sostenitori (progettisti e studenti) Pubblicazioni tecniche Assistenza tecnica Formazione Divulgazione Presidio normativo Aggiornamento sito e tools di supporto alla progettazione Rivista Architetture in Acciaio Redazionali su testate di settore

3 Certificazione del materiale acciaio e tracciabilità sull intera filiera: produzione -> messa in opera Obbligatorietà dell applicazione delle NTC - Norme tecniche per le costruzioni di cui al decreto ministeriale del 14 gennaio 2008 Con: Legge 77/2009 e Decreto 39/2009 Dal 1 luglio 2009 Le nuove costruzioni devono essere progettate e costruite secondo le NTC Le NTC introducono nuove prescrizioni per i materiali destinati alla costruzione e all uso strutturale Le NTC devono essere congruenti con le regole progettuali e di verifica incluse nell Eurocodice 3 & 4 parte 1 e Eurocodice 8 parte 1 consentendo il pieno sfruttamento delle proprietà meccaniche dell acciaio

4 NTC DM GENNAIO 2008 Quali prodotti? LA NORMA ITALIANA INDIVIDUA 3 TIPOLOGIE di PRODOTTI: A- Materiali e prodotti per uso strutturale recanti la Marcatura CE per i quali sia disponibile una norma europea armonizzata EN B- Materiali e prodotti per uso strutturale per i quali NON sia disponibile una norma europea armonizzata EN, Marcatura CE NON obbligatoria C- Materiali e prodotti per uso strutturale innovativi (ETA) o comunque non ricadenti nelle tipologie A e B

5 COSTRUIRE IN ACCIAIO: requisiti prodotti acciaio Dalla Normativa NTC del 2008 cap. 11 par Per i materiali e prodotti recanti la Marcatura CE o ETA sarà onere del DIRETTORE DEI LAVORI, in fase di accettazione, accertarsi del possesso della Marcatura stessa e richiedere ad ogni fornitore, per ogni diverso prodotto, il Certificato di Ispezione e la Dichiarazione di Conformità alla parte armonizzata della specifica Norma Europea ovvero allo specifico Benestare Tecnico Europeo, per quanto applicabile. Sarà inoltre onere del DIRETTORE DEI LAVORI verificare che tali prodotti rientrino nelle tipologie, classi e/o famiglie previste nella detta documentazione. Per ogni prodotto NON recante la Marcatura CE il DIRETTORE LAVORI dovrà accertarsi del possesso e del regime di validità dell Attestato di Qualificazione o del Certificato di Idoneità Tecnica all impiego rilasciato dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.

6 NON di tutta l erba un fascio L acciaio è il materiale più riciclato al mondo (40% del totale)! L acciaio è riciclato al 100% e infinitamente riciclabile!

7 L acciaio: costruire in Italia e nel resto del mondo Ing. Mauro Sommavilla 13/09/2012 Luogo: Italia Novara Anno di realizzazione: 2011 Ingegnerizzazione: Studio Tricarico Carpenteria Metallica: La Nuova MG

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9 Quando si valuta la sostenibilità, l approccio corretto è quello di valutare l intero ciclo di vita dell edificio, ovvero considerare tutte le fasi di vita dei materiali usati. ESTRAZIONE DELLE RISORSE NATURALI RINNOVABILI E NON RINNOVABILI. NUOVE COSTRUZIONI HOUSING RETAIL INDUSTRIA PRODUZIONE DEI MATERIALI UFFICI INFRASTRUTTUR E PUBBLICHE (OSPEDALI, SCUOLE, ETC..) DEMOLIZIONE RECUPERO, RESTAURO RICICLO INCENERITORE Requisiti dei MATERIALI: performance in ogni fase del ciclo di vita dell edificio resistenti, durevoli, non-inquinanti, non-nocivi, smaltibili, non reagenti, sicuri per ambiente e lavoratori, prodotti con poca energia, ecc RIFIUTI

10 I vantaggi della soluzione acciaio in tutte le fasi di vita dell edificio I punti principali riguardanti i materiali da costruzione sono la produzione, gestione dei rifiuti e l impatto che questi hanno sull ambiente 2- Lavorazione/Messa in opera Prefabbricazione in officina Sistema costruttivo a secco 1- Estrazione/Produzione Processo di fabbricazione con impatto ambientale controllato L'acciaio è inerte dal punto di vista ambientale Durabilità del materiale Alto tasso di riciclaggio u v Materiali da costruzione Cantiere w vantaggi della costruzione in acciaio in tutte le fasi di vita dell edificio x Vita dell edificio e decostruzione 3- Permanenza nell edificio/manutenzione Minor peso delle strutture Grandi luci Sistemi e componenti prefabbricati Longevità e robustezza dei componenti Materiale non combustibile e/o reagente Soluzioni in acciaio termicamente efficienti Facile integrazione di sistemi di generazione di energia rinnovabile Eccellente isolamento acustico 4- Rimozione/Smaltimento Facile smantellamento Possibilità di riutilizzo dei materiali Riciclabilità al 100% senza perdita di qualità

11 Nasce in America nel 1993 US Green Building Counsil (US GBC) no-profit association Ne esiste una versione italiana dal 2008 IT Green Building Counsil (IT GBC)

12 Building 3 Le Varesine - MI Diamantone Alte percentuali di materiale prodotto localmente Alte percentuali di materiale riciclato Alte percentuali di materiale riciclabile

13 I processi INNOVATIVI di produzione degli acciai garantiscono: Ingombri ridottissimi & leggerezza strutturale 40cm di ingombro degli elementi strutturali di base per supportare quale altezza di un edificio commerciale? Almeno 140m!

14 LA SOLUZIONE IN ACCIAIO: come rimanere in piedi davanti al sisma Le strutture portanti in acciaio garantiscono la possibilità di assorbire l energia sismica utilizzando le elevate riserve plastiche tipiche del materiale, tramite l uso di dettagli costruttivi decisamente più performanti rispetto a quelli che sarebbero necessario prevedere in una struttura realizzata con altri materiali. Duttilità Esempio pratico: elevato numero di cicli di isteresi ottenuti sperimentalmente su nodo in calcestruzzo rinforzato con piccolo profilo in acciaio

15 LA SOLUZIONE IN ACCIAIO: come rimanere in piedi davanti al sisma L energia sismica si traduce principalmente in sollecitazioni ORIZZONTALI sulla struttura: dissipazione dell energia tramite lo sviluppo di cerniere plastiche in zone particolari quali l estremità delle travi o nei nodi trave-colonna. Metodi costruttivi in acciaio intrinsecamente sicuri e dissipativi grazie all adozione di collegamenti rigidi

16 ESEMPIO: ISTITUTO PROFESSIONALE L. EINAUDI LEGGERO CONTROVENTATO NO Collasso Strutturale Anche per i non addetti ai lavori basti ricordare la legge del fisico Newton (A.D. 1642): Forza su edificio massa (x) accelerazione sismica Che valore diamo alla perdita di una vita umana? Luogo: Italia - Chiari (BS) Anno di realizzazione: 2011 Comparto Cultura

17 Acciaio e fuoco Il materiale acciaio inizia a perdere le proprie proprietà meccaniche di rigidezza e resistenza a partire circa dai 400 C in poi Per garantire la sicurezza strutturale e degli occupanti vengono emanate dai VVF norme prescrittive con richiesta di resistenza R(EI). Tali normative sono spesso più conservative di quelle in vigore in altri paesi Nord Europei quali per esempio Germania e Inghilterra Queste richieste prescrittive di sicurezza rispecchiano sempre le reali necessità ed inoltre sono automaticamente garanzia di sicurezza?

18 La ricostruzione del WTC a NYC Garanzia di sicurezza? La ricostruzione ha visto come protagonista il riuso massiccio del materiale acciaio

19 ESEMPIO - PARKING di INTERSCAMBIO con elementi strutturali zincati In questo esempio esiste una reale necessità di garantire una resistenza R90?

20 I METODI PER REALIZZARE STRUTTURE IN ACCIAIO RESISTENTI ALL INCENDIO Protezione attiva - misure da adottarsi al fine di ottenere lo spegnimento dell incendio nella sua fase iniziale: sprinkler, estintori, evacuatori di fumo, indicazione via di fuga, sistemi di idranti, sistemi di rilevazione fumi e allarmi Protezione passiva misure che vengono adottate ai fini di ridurre al minimo i danni all edificio durante la fase di incendio generalizzato: resistenza al fuoco degli elementi portanti (colonne rivestite acciaio cls, vernici intumescenti, rivestimenti spruzzati), compartimentazione (tramezzi, muri tagliafuoco, saracinesche) NEW! Approcci Prestazionali da DM 09/05/2007 applicazione di modelli di calcolo, di fluidodinamica o agli elementi finiti per determinare le temperature in fase di incendio simulando il REALE comportamento dell incendio ed il comportamento meccanico strutturale. A favore: la possibilità di realizzare edifici in acciaio con un adeguato livello di sicurezza abbattendo i costi delle protezioni attive / passive. Tuttavia, sono necessari strumenti di analisi sofisticati e professionisti ingegneri abilitati all utilizzo di tali strumenti.

21 Test in scala reale Approccio Prestazionale (Ingegneristico) ISO-834 Curve q [ C] t [min] Massima temperatura raggiunta negli elementi strutturali 1150 C I telai in struttura composta (piolati) a vista NON protetti al fuoco avrebbero dovuto mostrare segni di collasso ben al di sotto di queste temperature e comunque il collasso strutturale NON avviene! I sistemi di protezione passiva al fuoco sembrerebbero in questo caso superflui -> posso ovviare a questi costi aggiuntivi che spesso influenzano il mercato delle costruzioni?

22 DURABILITA : come resistere nei decenni a venire Anche gli aspetti di durabilità possono essere gestiti con cura sfruttando diverse tecniche di protezione agli agenti atmosferici quali l auto-protezione, la zincatura, la verniciatura o i sistemi misti di zincatura & verniciatura per garantire i più elevati standard HOTEL acciaio auto-patinabile Weathering Steel (+W)

23 PASSERELLA PEDONALE protezione dell acciaio mediante verniciatura e cicli combinati per una elevata durabilità richiesta in classe C2 (oltre 15 anni) PARCHEGGIO FUORI TERRA protezione dell acciaio mediante processo di zincatura a caldo che garantisce buona durabilità a costi contenuti

24 Grazie