La prefabbricazione vista come mezzo per il raggiungimento di un elevato livello di produzione industrializzata nelle costruzioni richiede:

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1 Concetti generali La prefabbricazione vista come mezzo per il raggiungimento di un elevato livello di produzione industrializzata nelle costruzioni richiede: - produzione di elementi di grandi dimensioni che possono essere montati rapidamente senza impiego di molte ore lavorative; - produzione di elementi dotati di un alto livello di finitura sempre allo scopo di ridurre l impiego di lavoro manuale per eventuali successivi lavori di completamento

2 si può definire un grado di prefabbricazione p ove p = C pref C + C pref mont + C finit C pref indica il costo degli el. pref. a piè d opera C mont indica il costo del montaggio C finit indica il costo delle finiture - prefabbricazione pesante (o a ciclo chiuso) - prefabbricazione leggera (o a ciclo aperto)

3 Vantaggi delle strutture prefabbricate aumento della produttività dell ora lavorativa riduzione dei costi di fabbricazione riduzione dei tempi di fabbricazione (la velocità di esecuzione può aumentare tenendo conto anche di eventuali attività poste in parallelo getto di fondazione, squadre su più piani indipendenza dei lavori da molti fattori ambientali impiego di materiali speciali necessita di progettazione di dettaglio preventiva determinante ai fini della qualità

4 Quando? Piante regolari con elevati gradi di ripetibilità delle tipologie nodali, delle luci e degli elementi strutturali. In assenza di queste condizioni si può sempre ricorrere ad una prefabbricazione parziale con ulteriori vantaggi: ottimizzazione strutturale grazie alla precompressione ed all uso di materiali avanzati ottimizzare l aspetto ed il grado di finitura (progettista può ispezionare gli elementi prima che questi siano trasportati in sito e montati) rispetto delle tolleranze: minimizzazione e controllo statistico, sebbene il progettista debba considerare quelle relative al montaggio progetto degli elementi deve tenere in conto la presenza degli impianti assicurazione della qualità e certificazione del prodotto

5 L assicurazione della qualità e la certificazione del prodotto è assicurata in stabilimento: a) con programmi di controllo in continuo b) da un piano di certificazione con supervisione di un organo indipendente (ICMQ) I fattori che influenzano la qualità sono: completezza degli ordini di lavoro e dei disegni dei prodotti test ed ispezione dei materiali selezionati per l uso qualità delle attrezzature meccaniche proporzioni e cura del mix design procedure di sformo, di stoccaggio e di maturazione cura della maturazione sulle piste di precompressione controllo delle dimensioni e delle tolleranze cura nel trasporto e nel montaggio Le norme di riferimento sono le ISO 9001 e le EN 29001

6 Design by testing: possibilità di testare il comportamento del manufatto per quantificare la bontà dei modelli di calcolo Bacino di utenza: trasporto: su gomma km su rotaia o via acqua 1000 km Considerazioni preliminari di progetto Chi progetta? A fianco dell ingegnere e dell architetto si affianca l ingegnere della ditta di prefabbricati in modo da trarre i massimi vantaggi dalla tecnologia produttiva.

7 Shear wall Core

8 Principali tappe con riferimento ad un edificio-uffici: 1. tracciamento della pianta distributiva del generico piano individuando la circolazione orizzontale e verticale 2. selezione del sistema di prefabbricazione (es.: sistema ad ossatura portante con pannelli di facciata appesi, scelta della griglia travipilastri (es.:7.2x7.2 e 7.2x9.6) 3. scelta del posizionamento degli elementi di stabilizzazione del sistema 4. scelta e predimensionamento di pilastri, travi e solai (es.: 300x400; beams; hollow cores) basati su cataloghi dei prefabbricatori 5. scelta degli elementi di facciata

9 Selezione del sistema di prefabbricazione Ogni prefabbricatore vanta un proprio sistema, ma il progettista deve operare una classificazione generale che va poi specializzata. Il sistema selezionato condiziona le scelte successive. E poi possibile operare con costruzioni miste da non confondere con composite. Le strutture prefabbricate risultano compatibili con: - cls gettato in opera - muratura - lamiere grecate di copertura, profili di acciaio - facciate realizzate con altri materiali (lamiera grecata, ecc.) -legno

10 Criteri generali di progetto I sistemi strutturali presenti nelle consuete strutture prefabbricate sono in genere così classificabili : sistemi a telaio (frame systems) sistemi controventati (braced skeletal systems) sistemi a pannelli portanti (bearing walls) sistemi scatolari (cell systems; boxes, U,L,T units) facciate (facades) orizzontamenti prefabbricati (precast floors and roofs)

11 Sistemi di stabilizzazione La stabilità e la sicurezza devono essere assicurate in tutte le fasi della costruzione, anche quando alcune connessioni non risultano attive. La stabilità dell assieme nei confronti delle azioni orizzontali richiede spesso l introduzione di appositi componenti. I più comuni sistemi di stabilizzazione sono: le colonne e i muri agenti a mensola, nuclei (cores) scatolari agenti a mensola (L,T,U o combinazioni), funzionamento a telaio con passaggio nei nodi di flessione e torsione (sistemi ad H o particolari connessioni)

12 2 ordini di travatura lastre di copertura realizzate con qualunque tipo di materiale minima azione di diaframma nella copertura

13 Edifici industriali: travi secondarie ed elementi a doppio T nella copertura con minima azione di diaframma in direzione orizzontale

14 Sistemi usati per piccoli edifici industriali La stabilità della struttura richiede forze di taglio elevate nei giunti del piano di copertura

15 Wind suction Wind pressure Compression Shear Tension Wind suction Wind suction

16 Edifici pluripiano intelaiati senza controventi sono realizzabili fino ad un massimo di 12m. Richiedono piccole forze nei giunti e azioni minime nell azione di diaframma.

17 L azione di diaframma necessita il trasferimento delle: - forze di taglio dai diaframmi - e nei giunti longitudinali

18 Edifici industriali: linea separata di colonne per il piano mezzanino piccole forze nei giunti e minima azione di diaframma nella copertura

19 Sistema prevalentemente usato per piccoli centri commerciali

20 Compression Wind pressure Shear forces Shear wall Diaphragms Wind suction Tension Wind suction Shear forces Wind suction Tension Shaft Compression

21 Edifici ad uso uffici

22 Sistemi usati per grandi edifici industriali La stabilità della struttura è basata su forze agenti nel piano degli elementi bidimensionali e dalle colonne interne (sistema combinato): forze elevate nei giunti copertura con funzione di diaframma

23 La stabilità della struttura è affidata ad elementi che reagiscono nel loro piano Trasferimento di forze elevate nei giunti I piani agiscono come diaframmi I pannelli di facciata devono avere connessioni rigide con i pannelli verticali Sistema usato per edifici residenziali e ad uso uffici

24 La stabilità della struttura è affidata ad elementi che reagiscono nel loro piano I pannelli di facciata sostengono i piani Sistema usato per edifici residenziali e ad uso uffici limitati a due o tre piani

25 La stabilità della struttura è affidata ad elementi che reagiscono nel loro piano I pannelli di facciata sostengono i piani! Sistema usato per edifici residenziali e ad uso uffici limitati a due o tre piani

26 Precast construction in Norway - systems - shear wall structures Office building

27 Precast construction in Norway - systems - shear wall structures Office building

28 Precast construction in Norway - systems - shear wall structures A very common method of construction in Scandinavia during the last decade has become hollow core slabs on steel frames: The stability of the structure is based on forces in the elements own plane: - Requires transfer of relatively large forces in the joints. - The floors must act as diaphragms. - The steel beams may serve as tie reinforcement in the floor diaphragms. System used for office buildings.

29 Precast construction in Norway - systems - shear wall structures The shear walls are still normally precast in these steel frames.

30 La distribuzione delle forze orizzontali dipende: rigidezza delle componenti di stabilizzazione risposta deformativa nel piano posizione dei componenti di stabilizzazione (possibili effetti torsionali) posizione dei giunti di dilatazione (ogni 80 m circa negli orizzontamenti se la struttura è rettangolare o piana o ogni 60 m se la struttura non è rettangolare a seconda delle condizioni climatiche, del tipo di struttura, del tipo di fondazione, )

31 Integrità strutturale Occorre minimizzare a livello di progetto gli effetti di danni accidentali (cedimenti, esplosioni, collisioni di veicoli o aerei, venti eccezionali): eliminando laddove possibile rotture locali evitando situazioni di collasso progressivo!!!