Le strutture a pareti in conglomerato cementizio debolmente armato nelle normative tecniche previgenti

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1 Le strutture a pareti in conglomerato cementizio debolmente armato nelle normative tecniche previgenti DOTT. ING. DANIELE MALAVOLTA Direttore Tecnico di Stabilimento Nidyon Costruzioni sede di Rimini

2 PERCORSO NORMATIVO: carattere generale

3 PERCORSO NORMATIVO: norme specifiche

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6 PERCORSO NORMATIVO: zone sismiche

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10 La concezione strutturale DOTT. ING. DANIELE MALAVOLTA Direttore Tecnico di Stabilimento Nidyon Costruzioni sede di Rimini

11 Lo schema strutturale non si discosta da quello utilizzato per il dimensionamento degli edifici in muratura o a pannelli prefabbricati in c.a. I solai oltre a sopportare i carichi verticali ed a trasferirli alle pareti, devono realizzare il piano rigido che consente di ripartire le azioni orizzontali fra tutti gli elementi di controvento. "Gli edifici dovranno essere concepiti come complessi tridimensionali di muri portanti, muri di controventamento e solai, in modo che i vari elementi cooperino sia alla portanza dei carichi verticali, sia alla resistenza ad azioni orizzontali (C.N.R /84, parte III, punto 1.4.0)

12 Il sistema di controventamento è costituito da pareti forate a causa della presenza di porte e finestre; in pratica architravi e parapetti costituiscono i traversi di collegamento degli elementi verticali resistenti alle azioni orizzontali. È necessario che la progettazione affronti in maniera unitaria e organica le esigenze funzionali, architettoniche, impiantistiche e strutturali: una corretta disposizione delle pareti e delle aperture assicura la stabilità dell'edificio più che ogni altro artificio strutturale.

13 Il raggiungimento di tale risultato è vincolato ovviamente al rispetto di alcune regole basilari, desunte dalla normativa e dalla letteratura tecnica: a) per la progettazione sismica è necessario considerare due sistemi di forze orizzontali agenti non contemporaneamente secondo direzioni ortogonali, tenendo conto delle eccentricità planimetriche della distribuzione delle masse, secondo quanto prescritto dalle norme sismiche (Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto 1.5); b) nel progettare le strutture di fondazione si deve tenere in conto della elevata rigidezza delle pareti portanti; per questo motivo, in presenza di terreni fortemente cedevoli, ed in particolare in zona sismica, sono consigliabili strutture di fondazione rigide, in quanto le strutture a pareti sono, per loro natura, molto rigide, e perciò incapaci di seguire importanti assestamenti differenziali del suolo. (Circolare 6090/69, punti 0.6, e C.1.2.2; Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto 1.4.1); c) prevedere giunti di dilatazione in relazione alle condizioni climatiche locali ed alla natura del cls (Circolare 6090/69, punto e C.1.2.3; Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto 1.4.2);

14 d) utilizzare setti di dimensione minima pari a 100 cm (Circolare 6090/69, punto 1.1.2); e) le armature continue di flessione delle pareti dovranno comunque essere non inferiori a 2.0 cm 2 (Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto ); f) realizzare con armature meccanicamente continue incatenamenti orizzontali (cordoli in spessore di solaio) e verticali (Circolare 6090/69, punti e C.1.2.6; Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto 1.4.4); essi devono assolvere le seguenti funzioni: equilibrare le forze che agiscono sui pannelli esterni a causa delle eccentricità,

15 d) utilizzare setti di dimensione minima pari a 100 cm (Circolare 6090/69, punto 1.1.2); e) le armature continue di flessione delle pareti dovranno comunque essere non inferiori a 2.0 cm 2 (Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto ); f) realizzare con armature meccanicamente continue incatenamenti orizzontali (cordoli in spessore di solaio) e verticali (Circolare 6090/69, punti e C.1.2.6; Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto 1.4.4); essi devono assolvere le seguenti funzioni: equilibrare le forze che agiscono sui pannelli esterni a causa delle eccentricità, equilibrare le azioni di trazione che nascono nei solai e nei pannelli in funzione del loro comportamento da controventi di piano e di parete,

16 d) utilizzare setti di dimensione minima pari a 100 cm (Circolare 6090/69, punto 1.1.2); e) le armature continue di flessione delle pareti dovranno comunque essere non inferiori a 2.0 cm 2 (Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto ); f) realizzare con armature meccanicamente continue incatenamenti orizzontali (cordoli in spessore di solaio) e verticali (Circolare 6090/69, punti e C.1.2.6; Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto 1.4.4); essi devono assolvere le seguenti funzioni: equilibrare le forze che agiscono sui pannelli esterni a causa delle eccentricità, equilibrare le azioni di trazione che nascono nei solai e nei pannelli in funzione del loro comportamento da controventi di piano e di parete, equilibrare sforzi di trazione dovuti ad eventuali cedimenti differenziali,

17 d) utilizzare setti di dimensione minima pari a 100 cm (Circolare 6090/69, punto 1.1.2); e) le armature continue di flessione delle pareti dovranno comunque essere non inferiori a 2.0 cm 2 (Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto ); f) realizzare con armature meccanicamente continue incatenamenti orizzontali (cordoli in spessore di solaio) e verticali (Circolare 6090/69, punti e C.1.2.6; Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto 1.4.4); essi devono assolvere le seguenti funzioni: equilibrare le forze che agiscono sui pannelli esterni a causa delle eccentricità, equilibrare le azioni di trazione che nascono nei solai e nei pannelli in funzione del loro comportamento da controventi di piano e di parete, equilibrare sforzi di trazione dovuti ad eventuali cedimenti differenziali, collaborare ad evitare la propagazione del crollo nel caso di evento eccezionale, assicurando nuovi schemi statici;

18 g) l'incatenamento perimetrale deve essere costituito da un cordolo con armatura minima pari a As = 4.0 cm 2 in acciaio B450C (Circolare 6090/69, punto 1.2.6; Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto 3.1.3); h) l'incatenamento orizzontale interno deve essere costituito da un'armatura diffusa che consenta di assorbire uno sforzo di trazione pari al 2% degli sforzi assiali presenti nelle pareti ed almeno a 500 kg per metro di parete (Circolare 6090/69, punto 1.2.6; Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto 3.1.3); i) l'incatenamento verticale deve essere disposto ad interasse non superiore a 3 m, ed è costituito da almeno una barra φ12; deve assorbire le azioni di trazione dovute alle azioni orizzontali (Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto 3.1.3); j) l'armatura di cucitura verticale tra un muro e quello soprastante deve avere sezione complessiva non inferiore al maggiore fra l armatura verticale dei muri stessi e 1.5 cm 2 /m; la cucitura fra fondazione e primo livello e fra ultimo livello e copertura deve invece essere realizzata con As = 3.0 cm 2 /m (Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto );

19 k) tutte le aperture praticate nelle pareti devono essere contornate con armature ben ancorate pari almeno a As = 2.0 cm 2 (Circolare 6090/69, punto 1.2.5; Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto );

20 k) tutte le aperture praticate nelle pareti devono essere contornate con armature ben ancorate pari almeno a As = 2.0 cm 2 (Circolare 6090/69, punto 1.2.5; Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto ); l) i solai devono avere armatura inferiore anche in corrispondenza degli appoggi, devono essere realizzati con getto di completamento che costituisca una soletta di spessore minimo pari a 4 cm armata con rete elettrosaldata (φ5 20x20, sovrapposizione minima 40 cm) e, se di luce superiore a 5 m, devono avere almeno una nervatura trasversale che consenta un efficace funzionamento a lastra (Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto ); m) Stabilità d'assieme in presenza di eventi eccezionali. [ ] La struttura deve essere organizzata in modo tale che la distruzione eventuale di un elemento verticale portante delle dimensioni di un vano, o di due di tali elementi in posizione d'angolo, non possa comportare un collasso a catena, e sia tale da garantire la ridistribuzione dei carichi fra gli elementi residui sia pure a prezzo di dissesti locali" (Circolare 6090/69, punti 2.6 e C.2.6; Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto 1.4.5);

21 k) tutte le aperture praticate nelle pareti devono essere contornate con armature ben ancorate pari almeno a As = 2.0 cm 2 (Circolare 6090/69, punto 1.2.5; Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto ); l) i solai devono avere armatura inferiore anche in corrispondenza degli appoggi, devono essere realizzati con getto di completamento che costituisca una soletta di spessore minimo pari a 4 cm armata con rete elettrosaldata (φ5 20x20, sovrapposizione minima 40 cm) e, se di luce superiore a 5 m, devono avere almeno una nervatura trasversale che consenta un efficace funzionamento a lastra (Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto ); m) Stabilità d'assieme in presenza di eventi eccezionali. [ ] La struttura deve essere organizzata in modo tale che la distruzione eventuale di un elemento verticale portante delle dimensioni di un vano, o di due di tali elementi in posizione d'angolo, non possa comportare un collasso a catena, e sia tale da garantire la ridistribuzione dei carichi fra gli elementi residui sia pure a prezzo di dissesti locali" (Circolare 6090/69, punti 2.6 e C.2.6; Istruzioni CNR 10025/84, Parte III, punto 1.4.5); n) le deformazioni d'insieme possono essere calcolate nell'ipotesi di elasticità lineare di sezioni interamente reagenti, tenendo conto della fessurazione del calcestruzzo mediante un adeguato abbattimento del modulo di elasticità teorico del calcestruzzo. Occorre verificare che lo spostamento in sommità sia inferiore a H/2000 (Circ. 6090/69, punto 4.7.3; CNR 10025/84,Parte III,p.to 3.4)

22 Pannello Doppio (NYD) Nodi a due, tre e quattro vie Collegamenti con i solai Collegamento con la fondazione

23 Pannello Singolo Portante (NYSP) Nodi a due, tre e quattro vie Collegamenti con i solai Collegamento con la fondazione

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25 Le strutture a pareti in conglomerato cementizio debolmente armato nel D.M. 14/01/2008 DOTT. ING. DANIELE MALAVOLTA Direttore Tecnico di Stabilimento Nidyon Costruzioni sede di Rimini

26 1) PREMESSA Il sistema strutturale realizzato dalla nostra azienda si colloca a livello normativo come Strutture in calcestruzzo a bassa percentuale di armatura o non armato. Tale sistema è stato messo a punto grazie all attività di ricerca del Prof. Claudio Ceccoli del DISTART, Università di Bologna. Sono state fatte numerose sperimentazioni su elementi strutturali sottoposti ad azioni statiche e cicliche di tipo sismico. Altre considerazioni sul funzionamento strutturale: Le pareti, essendo orientate in due direzioni ortogonali, resistono ad azioni comprese nel loro piano. Questo comportamento è ottenuto grazie al comportamento scatolare del sistema, garantito dall efficace collegamento fra pareti (nodi a 2, 3, e 4 vie) e fra pareti e solai, progettati per questo specifico scopo. Un sistema così concepito ha resistenze elevatissime alle azioni orizzontali e permette di ridurre la quantità di armatura longitudinale. Inoltre, il fatto di avere molte pareti portanti permette di ottenere una notevole limitazione delle tensioni dovute ai soli carichi verticali (il calcestruzzo lavora a non più di kg/cmq). Il meccanismo di rottura delle sezioni è quindi sbilanciato lato acciaio (di tipo duttile).

27 Progettazione secondo il DM 2008 e gli Eurocodici Nella prima sezione del capitolo 1 (in cui viene specificato l obiettivo delle norme) del D.M. 14/01/2008 viene chiaramente enunciato quanto segue:

28 Il concetto di poter far riferimento agli Eurocodici per quanto NON specificato nelle norme tecniche del D.M. 14/01/2008 viene poi utilizzato più volte nel testo stesso. Il capitolo 12 al quale rimanda il capitolo 1 riporta la lista delle normative di comprovata validità alla quale ci si può riferire per quanto non specificato nelle norme. Pertanto, al momento nella progettazione di costruzioni civili in Italia si fa necessariamente riferimento a quanto esplicitamente contenuto nel D.M. 14 Gennaio Per quanto non esplicitato si può far riferimento ad altre normative e documenti tecnici di comprovata validità con particolare riferimento a quanto previsto dagli Eurocodici.

29 2) Progettazione secondo il DM 2008 e gli Eurocodici PROGETTAZIONE NEI CONFRONTI DELLE AZIONI STATICHE: Si deve far riferimento al cap. 4, in particolare al punto del DM 2008 (calcestruzzo a bassa percentuale di armatura o non armato) far vedere testo DM PROGETTAZIONE NEI CONFRONTI DELLE AZIONI SISMICHE: Di seguito vengono identificati due diversi percorsi progettuali a cui il progettista può ricondursi per la progettazione sismica di costruzioni realizzate con pareti Nidyon in conglomerato cementizio debolmente armato realizzato in opera, secondo quanto previsto dalle normative tecniche di cui al D.M. 14 Gennaio 2008.

30 Percorso di progettazione 1: la costruzione viene progettata utilizzando q=1.5 N.B. : questa opzione è lecita solamente per le strutture NYD (pannello doppio) Il D.M al capitolo indica come, per tipologie strutturali diverse da quelle sopra definite, l utilizzo di un coefficiente di struttura q superiore ad 1,5 debba essere opportunamente giustificato dal progettista. Appare quindi implicita la possibilità di progettare strutture adottando un coefficiente di struttura pari a 1.5 senza doverne giustificare l assunzione sulla base di specifici particolari tecnici adottati. Questo approccio progettuale è perfettamente congruente con quanto esplicitamente previsto dall Eurocodice 8 che, nel capitolo 5.3, definisce la classe di duttilità bassa (DCL), per la quale è appunto prevista l adozione di un coefficiente di struttura pari a 1.5 e per cui non risulta necessario adottare alcun particolare costruttivo specifico per le zone sismiche: Punto 3.2.1(4):

31 Percorso di progettazione 2: la costruzione viene progettata per rimanere in campo elastico lineare Si utilizza un coefficiente di struttura pari a q=1, non si fa riferimento alle capacità duttili della struttura e quindi si considera un comportamento della struttura in campo elastico. Tale progettazione presuppone alla base un concetto di prestazioni della struttura molto elevate: l edificio garantisce un livello di operatività immediata (Stato Limite di Operatività) a fronte di un azione sismica calcolata per uno stato limite di salvaguardia della vita (SLV). Il DM 14/01/2008 in maniera esplicita dichiara che in caso di fattore di struttura pari a 1, non occorre soddisfare i requisiti di duttilità tramite specifici particolari costruttivi e regole di dettaglio (punto 7.3.1). Poiché tale assunzione è esplicitata all interno del DM 14/01/2008, non occorre fare riferimento a quanto riportato nell Eurocodice (vedi diapositiva precedente). Tale percorso normativo è stato posto dall Azienda sotto il giudizio del Consiglio Superiore del LL PP, che ha rilasciato specifico parere, confermando le deliberazioni del parere del 2002 (vedi slide precedenti) e chiarendo come sia pienamente aderente alle norme l adozione, per le strutture NYSP, di un fattore di struttura q = 1

32 Prestazioni antisismiche delle strutture a pareti Nidyon Le strutture realizzate mediante sistemi costruttivi costituiti interamente da pareti in c.c.a. hanno, per loro natura, prestazioni antisismiche superiori a quelle comunemente raggiungibili mediante i sistemi tradizionali (ad esempio, Mediante sistemi a travi e pilastri) I livelli di intensità sismica definiti dal DM 2008 sono i seguenti: Classificazione degli eventi sismici Frequente Occasionale Raro Rarissimo Probabilità di occorrenza 81% in V R 63% in V R 10% in V R 5% in V R Correlazione fra i livelli di intensità sismica e i livelli di prestazione, così come definiti dal DM 2008: LIVELLI DI PRESTAZIONE SISMICA SLC SLV SLD SLO Terremoto Frequente (81% in VR) OBIETTIVO DA NORMATIVA PRODOTTO NIDYON Terremoto Occasionale (63% in VR) Terremoto Raro (10% in VR) q>1.5 q=1.5 q=1.0 LIVELLI DI INTENSITÁ SISMICA Terremoto Rarissimo (5% in VR) SALVAGUARDIA VITE UMANE SALVAGUARDIA DELLE STRUTTURE PORTANTI