Relazione Specialistica sui Materiali Strutturali

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2 Relazione Specialistica sui Materiali Strutturali La presente Relazione Specialistica sui Materiali Strutturali è relativa alle opere di consolidamento e miglioramento strutturale di un antico Palazzo ubicato nel Centro Storico della Città di Casarano di appartenenza ad un importante e nota famiglia locale dalla quale ha preso poi il nome di Palazzo D Elia. Si riportano qui di seguito le caratteristiche principali relativamente ai materiali esistenti e quelli impiegati per le opere di consolidamento ed adeguamento strutturale. MURATURA ESISTENTE Per l intero Palazzo, la muratura portante esistente consiste in conci di pietra tenera ed, in particolare, in materiale tufaceo e/o calcarenitico di vario spessore. Le caratteristiche fisico-meccaniche della muratura esistente sono riferite ai valori di riferimento che la normativa (Tab. C8A2.1, D.M. 2008) associa alla tipologia muraria riconosciuta nella struttura in esame, in funzione del livello di conoscenza LC1 acquisito. ELEMENTI IN C.A. DI CONSOLIDAMENTO Normativa di Riferimento UNI 9858, 1991 Calcestruzzo. Prestazioni, produzione, posa in opera e criteri di conformità. UNI EN 206/1, 2001 Calcestruzzo - Specificazione, prestazione, produzione e conformità. UNI 11104, 2004 Calcestruzzo - Specificazione, prestazione, produzione e conformità - Istruzioni complementari per l'applicazione della EN LINEE GUIDA DEL MINISTERO LL.PP. SUL CALCESTRUZZO STRUTTURALE, Dicembre UNI EN 197/1, 1992 Cemento. Composizione, specificazioni e criteri di conformità. Cementi comuni. D.M. 14 Febbraio 1992 Norme Tecniche per l esecuzione delle opere in cemento armato normale e precompresso e per le strutture metalliche. 1

3 Acciaio per opere in c.a. ACCIAIO IN BARRE AD ADERENZA MIGLIORATA PER C.A. - CLASSE B450C f y nom tensione caratteristica snervamento: f t nom tensione caratteristica rottura: 450 Mpa 540 Mpa Calcestruzzo Tipologia strutturale: Fondazione ed Elevato Classe di resistenza C25/30, R ck : 30 N/mm 2 Condizioni ambientali: Classe di esposizione: Ordinarie XC1 Rapporto acqua/cemento max: 0.60 Classe di consistenza: Diametro massimo aggregati: S3 (Plastica) 16 mm Parametri Verifiche S.L.U. per calcestruzzo e acciaio Rck: f yk : Gamma c: 1.5 Alfa cc: 0.85 Alfa ct: 1.0 Gamma s: 1.15 Unita' di misura: kg/cm² = dan/cm² PARAMETRI PROGETTO DEL CALCESTRUZZO Tensione di calcolo calcestruzzo per le verifiche S.L.U. a presso-tensoflessione...: Resistenza di calcolo a compressione calcestruzzo (verifica taglio e torsione)...: Resistenza di calcolo a trazione calcestruzzo (verifica taglio e torsione)...: Deformazione unitaria massima compressione...: PARAMETRI PROGETTO ACCIAIO Tensione di calcolo acciaio per le verifiche S.L.U. a presso-tensoflessione...: Modulo di Young acciaio per le verifiche S.L.U...: Tensione di calcolo per l'armatura trasversale (verifica taglio e torsione)...: Tensione di calcolo per l'armatura longitudinale (verifica torsione)...: Deformazione unitaria massima compressione/trazione...: 0.01 Descrizione curva...: Curva standard 2

4 La Classe di Esposizione La classe di esposizione ambientale prevista per la struttura in oggetto è siglata XC sia nelle Linee Guida sia nelle UNI ed è relativa al rischio di corrosione dei ferri di armatura per carbonatazione del calcestruzzo. In particolare, l ossidazione dei ferri di armatura causa la formazione di sostanze chimiche aventi un volume ben superiore al ferro stesso; la matrice cementizia, di conseguenza, viene sollecitata a trazione, con successiva espulsioni di porzioni di calcestruzzo (fenomeni spalling in corrispondenza degli spigoli, fenomeni di delaminazione in corrispondenza delle superfici piane). La prevenzione di tale fenomeno è stato circoscritto alla qualità del calcestruzzo prescritto, quindi idonea resistenza caratteristica conforme alle reali condizioni ambientali, ad una corretta posa del materiale, unitamente al rispetto del copriferrodi progetto. In generale, la XC presenta in tutto 4 sottoclassi, connesse con le condizioni di umidità dell ambiente ed, in particolare, passando dalla XC1 alla XC4, l ambiente aumenta la propria umidità relativa e di conseguenza il pericolo da corrosione. Sia la UNI sia le Linee Guida hanno operato un accorpamento della XC1 e XC2, con rapporto a/c = 0,6 e stessa resistenza caratteristica. In realtà, trattandosi di due ambienti diversi, è opportuno operare con due miscele diverse per migliorare il clacestruzzo dal punto di vista qualitativo. In particolare per le strutture di fondazioni, la miscela dovrà essere formulata in modo da migliorare la sua impermeabilità mediante un rapporto a/c inferiore, trattandosi di un calcestruzzo destinato ad opere prevalentemente a contatto con acqua. Qualità dei componenti La sabbia deve essere viva, con grani assortiti in grossezza da 0 a 3 mm, non proveniente da rocce in decomposizione, scricchiolante alla mano, pulita, priva di materie organiche, melmose, terrose e di salsedine. La ghiaia deve contenere elementi assortiti, di dimensioni fino a 16 mm, resistenti e non gelivi, non friabili, scevri di sostanze estranee, terra e salsedine. Le ghiaie sporche vanno accuratamente lavate. Anche il pietrisco proveniente da rocce compatte, non gessose né gelive, dovrà essere privo di impurità od elementi in decomposizione. 3

5 In definitiva gli inerti dovranno essere lavati ed esenti da corpi terrosi ed organici. Non sarà consentito assolutamente il misto di fiume. L acqua da utilizzare per gli impasti dovrà essere potabile, priva di sali (cloruri e solfuri). Potranno essere impiegati additivi fluidificanti o superfluidificanti per contenere il rapporto acqua/cemento mantenendo la lavorabilità necessaria. Avvertenze Garantire valori di copriferro pari o al di sopra del limite minimo previsto dalla norma, in rapporto alla specifica classe di esposizione. Garantire scelte progettuali e architettoniche non in conflitto con le proprietà del calcestruzzo. Garantire un efficace controllo di qualità. Garantire un adeguata compattazione e non omogenea distribuzione dell impasto nelle cassaforme. Garantire una buona maturazione del calcestruzzo (umida o protetta), con l utilizzo di opportune protezioni (sistemi a pioggia o a nebbia, teli bagnati o prodotti filmogeni antievaporanti), evitando l interruzione anticipata di una stagionatura protetta. L importanza di curare i getti nei primi momenti della stagionatura è fondamentale per evitare una rapida evaporazione, con l innesco di possibili fenomeni di ritiro da ritiro plastico. STRUTTURE METALLICHE DI CONSOLIDAMENTO Normativa di Riferimento CNR Costruzioni in acciaio: istruzioni per il calcolo, l esecuzione, il collaudo e la manutenzione (fascicolo n ). CNR Istruzioni per la valutazione delle azioni sulle costruzioni (fascicolo n ). CNR Strutture composte di acciaio e calcestruzzo: istruzioni per l impiego nelle costruzioni (fascicolo n ). CNR Profili di acciaio formati a freddo: istruzioni per l impiego nelle costruzioni (fascicolo n ). CNR Costruzioni acciaio ad elevata resistenza: istruzioni per il calcolo, l esecuzione, il collaudo e la manutenzione (fascicolo n ). CNR Anime irrigidite di travi a parete piena (fascicolo n ). 4

6 EC1 UNI ENV /2/3/4 Principi e requisiti per la sicurezza (parte 1), azioni sulle strutture: edifici (parte 2), ponti (parte 3), silos e serbatoi (parte 4); EC3 UNI ENV /2/5/6 Progettazione di strutture in acciaio: edifici (parte 1), ponti (parte 2), pali e palancole (parte 5), apparecchi di sollevamento (parte 6). EC4 UNI ENV Strutture composte acciaio-calcestruzzo. EC8 UNI ENV /2/3/4/5 Strutture in zona sismica: edifici (parte 1), ponti (parte 2), torri pali e camini (parte 3), silos serbatoi e tubazioni (parte 4), fondazioni (parte 5). Acciaio per strutture metalliche ACCIAIO PER STRUTTURE METALLICHE - CLASSE S275 JR NORMA DI RIFERIMENTO: UNI EN (PER I LAMINATI) f yk tensione caratteristica snervamento (per t 0,40 mm): F tk tensione caratteristica rottura (per t 0,40 mm): f yk tensione caratteristica snervamento (per 0,40< t 0,80 mm): F tk tensione caratteristica rottura (per 0,40< t 0,80 mm): 275 Mpa 430 Mpa 255 Mpa 410 Mpa Saldature Si richiedono saldature di Classe I. La saldatura degli acciai dovrà avvenire con uno dei procedimenti all arco elettrolitico codificati secondo la UNI EN ISO 4063:2001. I saldatori devono risultare qualificati secondo la UNI EN 287-1:2004. Il costruttore deve essere certificato secondo la UNI EN ISO 3834:2006 parti 2 e 4. Si richiedono caratteristiche di duttilità, snervamento, resistenza e tenacità in zona fusa e in zona termica alterata non inferiori a quelle del materiale base. Le saldature dovranno essere sottoposte a controlli, distruttivi e non distruttivi, che in aggiunta a quello visivo, saranno definiti dal Collaudatore a dal Direttore dei Lavori. Infine, le imprese che andranno ad eseguire le saldature dovranno essere munite di Attestazione di Qualificazione SOA nella Categoria Specializzata OS18 - COMPONENTI STRUTTURALI IN ACCIAIO O METALLO: categoria che riguarda la produzione in 5

7 stabilimento ed il montaggio in opera di strutture in acciaio e di facciate continue costituite da telai metallici ed elementi modulari in vetro o altro materiale. Bulloni e chiodi Si richiedono Bulloni ad alta resistenza con Viti Classe 8.8 e Dadi Classe 8. VITI CLASSE 8.8 f yb tensione snervamento: f tb tensione di rottura: 649 Mpa 800 Mpa Avvertenze Particolare cura verrà posta nella scelta esecutiva dei materiali, del loro accoppiamento e dei loro trattamenti protettivi. Ciò allo scopo di garantire la piena rispondenza dei materiali alla richiesta prestazionale di progetto ed a quello di garantire la durabilità strutturale di progetto dell opera. A tal fine particolare cura, per quanto inerente le strutture metalliche, verrà posta nel controllo dell instaurarsi di correnti galvaniche per accoppiamento di elementi strutturali con elementi di finitura od impiantistici. La protezione nei confronti dell ossidazione degli elementi in acciaio sarà raggiunta equivalentemente : con l impiego di acciai autopassivanti, acciai zincati a caldo (verniciati o non), elementi dotati di trattamenti protettivi. Questi ultimi saranno impiegabili solo dove ne sia agevole la manutenzione; per essi sarà richiesta sabbiatura ad acciaio nudo (classe Sa3), alla quale saranno applicate due mani di minio antiruggine e successivamente due mani di vernice epossidica. Le saldature principali e quelle sottoposte a carichi ciclici saranno oggetto di verifica radiografica e comunque saranno realizzate a completa penetrazione. 6

8 TIRANTATURE METALLICHE Ancoraggi iniettati con calza tipo Bossong Con riferimento ai tiranti da introdurre nello spessore della muratura così come da Progetto Strutturale (TAV. 1), gli stessi consisteranno in ancoraggi iniettati con calza Bossong costituiti da barre in acciaio inossidabile AISI 304 ad alta resistenza, con filettatura continua su tutta la lunghezza, con diametro opportunamente dimensionato, complete di calza per il controllo dell iniezione della malta, appositi tubicini di iniezione ed eventuali manicotti di giunzione. Il limite dimensionale delle singole barre, relativamente alla lunghezza, è di 6.00 [m], per motivazioni legate al trasporto ed alla fattibilità delle operazioni di assemblaggio e posa; ancoraggi con lunghezze superiori possono essere assemblati in cantiere mediante manicotti di giunzione a completo ripristino. L involucro è costituito da una speciale calza tubolare in tessuto con capacità di espansione, in grado di adattarsi al diametro del foro ed alla conformazione del substrato. La maglia della calza, che funge da membrana permeabile, è stata progettata per contenere gli aggregati costituenti la miscela, permettendo il filtraggio superficiale della parte più liquida che ne garantisce l adesione al supporto. Il diametro della calza è progettato sulla base del diametro e della lunghezza della perforazione. La speciale malta è una miscela costituita da un legante a base cementizia (tipo Presstec), studiata appositamente per essere iniettata all interno della calza in tessuto. Si tratta di una malta minerale con additivi inorganici fluidificanti e antiritiro, premiscelata, studiata specificatamente per l iniezione di ancoraggi con calza. Il prodotto, opportunamente miscelato con acqua, produce una malta iniettabile, che offre buone caratteristiche di resistenza senza ritiro. La miscela ottenuta deve essere sufficientemente fluida da garantire l iniezione attraverso gli appositi dispositivi anche per diversi metri ed allo stesso tempo sufficientemente plastica da limitare il percolamento, attraverso la calza, nei vuoti della muratura; solo la parte più liquida della miscela filtra attraverso la maglia della calza nel momento in cui viene raggiunta la completa iniezione dell ancoraggio. 7

9 BARRE IN ACCIAIO INOX AISI 304 AD ALTA RESISTENZA Tensione di rottura a trazione: Tensione di snervamento: 750 Mpa 650 Mpa MALTA TIPO PRESSTEC Resistenza a compressione media 28 gg: Resistenza a trazione per flessione media 28 gg: Modulo Elastico 28 gg 51,5 Mpa 4,5 Mpa Mpa RINFORZO IN MATERIALE COMPOSITO Rete in F.R.P. Rete in materiale composito fibrorinforzato F.R.P. (Fiber Reinforced Polymer) tipo o similare a FB MESH 66X66T96 di Fibre Net srl per consolidamento strutturale di volte in tufo a maglia quadra monolitica dimensione 66x66 [mm], prodotta con tecnologia Textrusion, costituita da fibra di vetro AR (Alcalino Resistente) con contenuto di zirconio pari o superiore al 16%, e resina termoindurente di tipo vinilestere-epossidico, tessitura con ordito a torcitura multipla e trama piatta inserita fra le fibre di ordito, spessore medio 3 [mm], avente n. 15 barre/metro, modulo elastico a trazione medio [N/mm 2 ], sezione della singola barra 10 [mm 2 ], resistenza a trazione della singola barra 3,5 [kn], allungamento a rottura 3%. Betoncino strutturale a base di calce idraulica Betoncino pronto di calce idraulica naturale NHL 5 BFLUID-X/A ed inerti selezionati ad alte prestazioni meccaniche tipo HD SYSTEM TD13C per la realizzazione di rinzaffi consolidanti su murature in pietra, o per allettamento o ripristino dei giunti nelle murature in pietra, fissaggio di rinforzi metallici o in fibra di vetro o carbonio (barre, 8

10 tiranti antiespulsivi, chiavi ecc.) in murature in pietra, consolidamento strutturale intradossi o estradossi di volte (ringrosso volte), caratterizzato da granulometria compresa tra 0 e 4 [mm], peso specifico di [Kg/m 3 ], classe CS IV di resistenza a compressione (classificazione secondo UNI EN 998-1) o classe M10 (classificazione secondo UNI EN 998-2) a seconda del tipo di impiego, resistenza meccanica a compressione a fine maturazione maggiore di 16 [N/mm 2 ], modulo elastico di circa [N/mm 2 ], resistenza alla diffusione del vapore (μ) pari a 15, adesione al laterizio per trazione diretta maggiore di 0,5 [N/mm 2 ], adesione al laterizio per taglio maggiore di 0,7 N/[mm 2 ], ph > 10.5 e classe A1 di reazione al fuoco. Casarano, Tecnici Incaricati Ing. Giuseppe MITA Ing. Vinicio GIORGINO 9