Sistema pluriplano ad alta resistenza sismica

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1 MATERIALI E SISTEMI PREFABBRICAZIONE INTEGRATA di Andrea Porta Produzione Sistema pluriplano ad alta resistenza sismica Con il sistema costruttivo integrato Ape la prefabbricazione puntiforme e lineare, realizzata con strutture interamente in cemento armato, raggiunge una notevole completezza di soluzioni tecniche ed è in grado di affrontare la realizzazione di una vasta gamma di interventi con strutture prestazionali anche in campo sismico. L edificio di via Sile in costruzione. LA REALIZZAZIONE 52 EDIFICIO DIREZIONALE VIA SILE, MILANO Committente: Ecomisile (Gruppo Ecofim spa), Roma Impresa esecutrice: Ati composta da Ape spa (mandataria, Montecchio Emilia Re), Interlan srl (mandante, Bibbiena Ar), Gcn spa (mandante, Belfiore Vr) Appaltatore: Cpc Milano scarl, Roma Project manager: arch. Francesco Satolli, Roma Progettazione architettonica: Studio Fz, Milano Progettista architettonico e direttore dei lavori: arch. Renato Ferrari Progettista strutturale: ing. Francesco Martinelli Progettista impianti termo meccanici: ing. Luigi Giuliani Progettista impianti elettrici: ing. Gino Fabrizi Coord. sicurezza in fase progettuale: arch. Renato Ferrari Coord. sicurezza in fase esecutiva: arch. Renato Ferrari Capo cantiere: geom. Dante Bonaita Preposto alla sicurezza: geom. Dante Bonaita

2 edilizia prefabbricata, soprattutto in L ambito civile, si deve spesso confrontare con la difficoltà di gestire le finiture di tipo tradizionale con l eccessiva labilità dei nodi a secco isostatici e con la difficoltà di assorbire le sollecitazione dinamiche dell azione sismica nel rispetto delle normative in materia. D altra parte l utilizzo della prefabbricazione consente tempi di realizzazione delle strutture impensabili per rapidità rispetto a una struttura gettata in opera. Il sistema costruttivo integrato Ape abbina la rapidità di esecuzione di un montaggio tipico delle strutture prefabbricate a secco con il risultato di una struttura iperstatica. Il risultato di una struttura di tipo iperstatico rispetto a una di tipo isostatico porta a molteplici vantaggi: migliori prestazioni antisismiche, sia in relazione alla capacità dissipativa dell azione sismica per la duttilità delle unioni sia per la minore deformabilità dei telai; finiture che possono spaziare da quelle più tradizionali a quelle tipiche del settore; maggiore grado di sicurezza della struttura nel suo complesso. IL SISTEMA APPLICATO Il sistema Ape è stato impiegato in numerosi contesti residenziali, commerciali e industriali. Tra gli altri vanno segnalate le realizzazioni del Progetto Case a L Aquila (vedi box) e un importante intervento a Milano: un edificio per uffici in via Sile, a Milano, a cui fanno riferimento le immagini di questo servizio. L edificio si sviluppa su 9 piani dei quali uno interrato destinato ad autorimessa e locali di servizio e 8 fuori terra destinati a uffici. La superficie complessiva dell edificio è di mq per un totale di ,40, il piano di copertura dell interrato è di mq mentre i piani hanno una superficie di circa 2976 mq. La scelta della società appaltatrice Cpc Milano, visto l indirizzo qualitativo e di ecosostenibilità alla base del progetto, è stata fin dall inizio indirizzata all esecuzione delle strutture con un sistema industrializzato di costruzione che compendiasse l esigenza di velocizzare al massimo le fasi esecutive con quella di avere una garanzia di qualità certificata dei manufatti da porre in opera. Per questa ragione Cpc ha scelto di utilizzare il sistema Ape che, assicurando una struttura del tutto identica a una realizzata interamente in opera, integra perfettamente qualità, robustezza e rapidità costruttiva. Dello sviluppo esecutivo del progetto si è occupato direttamente l ufficio tecnico interno Ape interfacciandosi con i progettisti architettonici L innesto di fondazione. I nodi pilastri-travi. 53

3 DAL SISTEMA K AL SISTEMA COSTRUTTIVO INTEGRATO Maggio 2010 N. 4 Ape spa (Montecchio Emilia, Reggio Emilia) nasce nel 1974 specializzandosi nella produzione di manufatti per la realizzazione di strutture prefabbricate puntiformi (telai in c.a.) per l edilizia civile. L obiettivo dell azienda è quello di industrializzare il «tradizionale», realizzare strutture che per caratteristiche prestazionali, dimensionali e statiche siano equivalenti alle strutture tradizionali in c.a. realizzate in opera. Così è nato il Sistema K, caratterizzato da semiprefabbricati leggeri: travi tralicciate, pilastri IL NUOVO CANTIERE 54 e solai da assemblare in opera con l ausilio di armature e getti integrativi. L area tipica d intervento per tipologia, sovraccarichi e maglie strutturali è quella del civile residenziale ma anche l edilizia scolastica, ospedaliera e alberghiera. Il sistema costruttivo integrato rappresenta l evoluzione del Sistema K. Il suo obiettivo è quello di realizzare un struttura pluripiano prefabbricata con un montaggio «tutto a secco», ma con le caratteristiche prestazionali di una struttura a telaio iperstatica.

4 e impiantistici. Sono invece state realizzate in opera le fondazioni, i muri controterra del piano interrato, i vani scala (ad esclusione delle rampe che sono state prefabbricate) e i vani corsa degli ascensori e dei montacarichi. La parte prefabbricata della struttura in elevazione ha richiesto 427 pilastri dei quali 86 monopiano, 16 bipiano e 325 tripiano oltre a travi per complessivi ml. Per gli orizzontamenti sono state utilizzate lastre di solaio alveolare. Il cantiere è stato progettato e programmato per realizzare le strutture complete in 180 giorni naturali consecutivi. APPLICAZIONE PROGETTO CASE I COMPONENTI Il sistema è caratterizzato da quattro elementi: l innesto di fondazione, il pilastro, la trave e il solaio. Questi manufatti possono essere integrati con altri elementi prefabbricati più comuni come pannelli, scale, velette (Ognuno munito di marcatura Ce). L innesto di fondazione è un dispositivo metallico da annegare nel getto della fondazione e ha lo scopo di sostenere il pilastro al montaggio e consentirne la connessione con le strutture sottostanti. È così possibile abbinare il sistema con qualsiasi tipo di fondazione (a trave rovescia, a plinto isolato o a platea) tipiche delle strutture tradizionali. È sempre comunque possibile l utilizzo di plinti a bicchiere prefabbricati o gettati in opera. Il pilastro, pluripiano, presenta un interruzione del getto in corrispondenza dell appoggio della trave di piano allo scopo di realizzare, con l ausilio di armature e getti integrativi, un efficace continuità strutturale idonea a trasmettere sollecitazioni elevate. Possono essere presenti capitelli in c.a. o ferro, sporgenti o a scomparsa, per il montaggio delle travi. L aspetto progettuale specifico e rilevante del pilastro è la sua stabilità in fase di produzione, trasporto e montaggio. In quest ultima situazione deve sostenere i pesi dei manufatti mediante i soli elementi metallici del nodo tenendo conto della loro snellezza. Se ne deve inoltre verificare la stabilità con l applicazione di una forza orizzontale pari a 1,5% dei carichi verticali concomitanti nelle fasi transitorie. La trave, semiprefabbricata, è un manufatto in cav tralicciato, ad armatura lenta, la cui geometria è studiata sia per una sua efficace integrazione mediante armature e getti integrativi ai pilastri e ai solai, sia per renderla capace di sostenere i carichi di montaggio relativi al proprio peso e a quello dei solai, senza l ausilio di puntellature provvisorie. Le geometrie, pur mantenendo le peculiarità intrinseche del sistema, sono molto variabili per forma e dimensioni anche in relazione alla loro posizione (centrali o perimetrali), alla ti- Il sistema costruttivo integrato è stato impiegato nelle realizzazioni del Progetto Case a L Aquila. Le immagini mostrano, in particolare, le palazzine antisismiche di Bazzano. 55

5 pologia delle finiture e soprattutto in relazione allo stato di sollecitazione. La progettazione della trave deve affrontare diverse specifiche problematiche: l autoportanza iniziale: la trave semiprefabbricata deve sostenere in condizioni di semplice appoggio i carichi di montaggio (solai, getti integrativi e proprio peso), il personale, e soddisfare ai requisiti di stabilità in relazione alle dimensioni dell appoggio, agli eventuali dispositivi provvisori di bloccaggio e ai possibili effetti di rotazione; l appoggio provvisorio sul pilastro, in relazione al pericolo di cedimenti fragili dei naselli o degli spigoli se non adeguatamente progettati. Sono accuratamente da verificare anche eventuali fenomeni di punzonamento e di rottura a taglio di alcuni componenti della trave stessa; la stabilità alla rotazione del complesso trave solaio, in relazione a tutte le fasi di montaggio, alle tolleranze dei manufatti, nonché dei possibili errori in cantiere. Si adottano per questo, quando ritenuto necessario, inserti metallici da saldare o tassellare; la deformabilità finale del complesso travesolaio, affinché le frecce, successive al montaggio, siano compatibili con le finiture (pavimenti, tramezzature, tamponamenti, intonaci). Il solaio infine è di norma un alveolare precompresso autoportante in grado di rispondere bene sia ai requisiti necessari alle fasi montaggio sia a una connessione a umido con le travi, attraverso le armature e i getti integrativi per l ottenimento del «piano rigido» necessario per la distribuzione dei taglianti dovuti all azione sismica. IN CANTIERE Il montaggio deve avvenire utilizzando mezzi di sollevamento idonei e manodopera specializzata. La fasi principali sono: inserimento dell innesto di fondazione nelle armature delle fondazioni che possono essere a plinti, travi rovesce o a sacco, platee o altro, quindi inglobato nel getto delle stesse; montaggio del pilastro tramite gli appositi tubolari dell innesto di fondazione, centrato e piombato nella corretta posizione. Viene provvisoriamente equilibrato con l utilizzo di puntelli fino alla realizzazione e maturazione del getto di inghisaggio al piede da eseguire con l ausilio di malte antiritiro; montaggio delle travi avendo cura di verificare la corretta dimensione dell appoggio ed eventualmente, se prescritti, con l ausilio di dispositivi di bloccaggio contro la rotazione e il ribaltamento; verifica delle dimensioni dell appoggio dei solai per i quali occorre seguire le procedure specifiche in relazione alle sequenze e a eventuali dispositivi prescritti; la posa in opera delle armature e dei getti integrativi conferiscono al sistema la capacità portante di un complesso strutturale spaziale iperstatico. AREE DI APPLICAZIONE L ambito di applicazione è tipicamente quella del terziario-industriale e del civile-abitativo: centri commerciali, direzionali, alberghi, centri artigianali, parcheggi interrati e fuori terra, edifici residenziali. Il sistema trova la sua ottimizzazione ogni qualvolta si debba coniugare elevata capacita prestazionale in relazione a luci e carichi con velocità e relativa semplicità di realizzazione. La tipologia può variare dalla piccola struttura fino a maglie 10x10 m e oltre e con sovraccarichi elevati. L altezza di norma va da uno a quattro piani, come pilastro unico, ma in combinazione con la tecnologia d innesto del pilastro in fondazione, riportato nella sommità del pilastro stesso, si possono eseguire edifici di altezze molto superiori fino al limite conseguente alle possibilità di utilizzo dei mezzi di sollevamento. 1/2 Oriz. Sx