La progettazione antisismica: il terremoto e la costruzione in cantiere FABBRICATO ULTIMATO

Tra FASE PROGETTUALE e FABBRICATO ULTIMATO con progetto secondo la normativa antisismica vi è la fase realizzativa del CANTIERE inteso come FABBRICA di un organismo strutturale a nuovo o adeguato secondo le N.T.C. 2008 Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 1

Il cantiere strutturale La corretta progettazione delle armature ed il rispetto delle modalità realizzative in cantiere sono alla base del corretto funzionamento strutturale di un edificio in c.a. Sul cantiere tutti devono quindi operare in sinergia: direttore dei lavori coordinatore della sicurezza impresa esecutrice collaudatore delle strutture Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 2

Strutture in c.a. gettate in opera Errori o superficialità nella esecuzione delle opere strutturali possono creare criticità nel rispetto dei parametri di progetto. Osservazioni a) Classe di esposizione ambientale (UNI EN 206-1) Devono essere osservati e non modificati nei getti i requisiti minimi del calcestruzzo per garantirne la durabilità: massimo rapporto acqua/cemento minima resistenza a compressione del calcestruzzo minimo contenuto di cemento valore del copriferro (V.N. di 50 anni) Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 3

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b) Componenti del calcestruzzo Il riferimento è il capitolato di conformità del calcestruzzo riportato nella norma UNI EN 206-1. È richiesto che tutti i componenti siano marchiati CE. cemento acqua aggregati (secondo granulometria) aggiunte additivi Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 5

c) Classi di resistenza e lavorabilità del calcestruzzo Il rapporto acqua/cemento è il fattore che influenza la resistenza meccanica e la durabilità del calcestruzzo. Le aggiunte di acqua nell impasto, durante il getto, devono quindi essere bandite dalle operazioni di routine in cantiere. Una eventuale aggiunta di acqua deve essere autorizzata dalla D.L., annotata sulla bolla di consegna del calcestruzzo e comunicata al Progettista, perché sia verificato il mantenimento delle condizioni della classe di resistenza prevista in progetto. Deve essere data comunicazione al Collaudatore, per le verifiche di competenza, ai fini della stesura del verbale di collaudo. Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 7

d) Copriferro Il valore del copriferro da utilizzare viene determinato secondo una tabella di durabilità in funzione della classe di esposizione, secondo la UNI EN 206-1. Per una corretta realizzazione della misura del copriferro nel getto delle strutture è fondamentale l adozione di spessori di registro delle armature metalliche. Gli stessi registri vanno posti sotto alle staffe, con regolarità e molta cura, per rispettare i valori prescritti. Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 10

Schema di verifica della misura del copriferro Il copriferro è fondamentale per la protezione delle armature dalla corrosione e determina, per spessore e qualità la resistenza al fuoco in sede di certificazione REI delle strutture Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 11

e) Posa in opera del calcestruzzo Le N.T.C. 2008 al paragrafo 4.1.7 indicano:..tutti i progetti devono contenere la descrizione delle specifiche di esecuzione..omissis.. la descrizione dettagliata delle cautele da adottare per gli impasti, per la maturazione dei getti, per il disarmo e per la messa in opera degli elementi strutturali. La norma di riferimento è la UNI EN 13670-1:2001 Esecuzione di strutture in calcestruzzo Requisiti comuni Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 12

La messa in opera del calcestruzzo richiede: realizzazione delle casseforme corretto posizionamento di staffe, armature e distanziatori corretta esecuzione del getto compattazione del materiale completo ed omogeneo riempimento dei casseri Spesso queste operazioni sono eseguite con poca cura, per motivi connessi al tempo o a fattori economici. Risulta fondamentale per il rispetto delle N.T.C. porre la massima attenzione ad un regolare svolgimento del ciclo del getto. Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 13

È PARADOSSALE trascurare le tolleranze di esecuzione o il controllo dei materiali, la mancata protezione dei getti, che possono generare anche dopo pochi giorni dal getto, significative fessurazioni della superficie del copriferro delle strutture, ma prevedere, in sede di progetto, una accurata verifica di fessurazione agli stati limite di esercizio. Quindi ecco la necessità delle visite costanti della D.L. in cantiere, di controlli ripetuti prima dei getti e durante gli stessi, al fine di non vanificare in cantiere gli sforzi espressi attraverso una curata fase progettuale. Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 14

f) Controlli in cantiere Il D.L. dovrà eseguire i prelievi dei materiali, in cantiere, durante i getti, sia per l acciaio che per il calcestruzzo. Nell ottica di controllare realmente la rispondenza della realizzazione al progetto, questi controlli non possono essere minimizzati dalla cattiva pratica di utilizzare campioni, la cui provenienza non è riferibile in alcun modo al cantiere. Dovrà anche provvedere ai controlli sulla maturazione dei getti, ad esempio con ripetute prove mediante sclerometro, in quanto periodi freddi possono rallentare, anche in modo significativo, la maturazione del calcestruzzo. Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 15

g) Il problema delle STAFFE Le N.T.C. 2008 hanno introdotto accanto agli elementi strutturali tipo trave, pilastro, setto ecc. l elemento nodo trave-pilastro. A livello di progetto devono essere rispettati rapporti geometrici ben precisi, ma ciò che assume invece rilevanza a livello di cantiere è la necessità di rispondere correttamente alla esigenza di disporre le staffe secondo interassi variabili, sia sulla trave che sul pilastro. Infatti in corrispondenza dei nodi trave-pilastro si deve porre in opera un raffittimento delle staffe, secondo il progetto e deve essere armato il nodo stesso, che però risulta già ricco di armature longitudinali di passaggio. Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 16

I danni generati dal terremoto in Abruzzo dell aprile 2009 hanno evidenziato come tale nodo, allo stato delle conoscenze, sia probabilmente la zona più delicata dal punto di vista sismoresistente delle strutture in c.a., come si potrà meglio osservare dalla riconsiderazione di fotografie di strutture danneggiate. La corretta posa delle staffe richiesta per questo nodo determina la necessità di rispettare il più possibile il passo delle staffe, che varia, da progetto, a seconda del tratto di sezione di trave o pilastro considerata, divenendo comunque più fitto in prossimità del nodo e all interno del nodo stesso. Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 17

Fotografie di danni strutturali generati dal terremoto in Abruzzo del 2009 Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 18

Staffe per i pilastri Dall esame delle situazioni di danno, che risultano dalle fotografie riprodotte si evidenzia che per le staffe deve essere rispettata: una corretta sagomatura un corretto posizionamento e ciò per ottenere una struttura del nodo in cui il calcestruzzo risulti adeguatamente confinato Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 22

STAFFE singole Nella conformazione delle staffe fondamentale è la sagomatura degli uncini di richiusura, come da schemi: Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 23

Le sagomature A e B sono corrette al fine di garantire il confinamento del calcestruzzo della sezione. Mentre la sagoma C con uncini a 90, potrebbe consentire lo sfilamento degli stessi con conseguente possibilità di cedimento strutturale. La lunghezza dell uncino deve essere spinta verso l interno in modo da essere ancorata in zona sicuramente compressa della sezione. Sulla verticale del pilastro la funzione delle staffe è anche quella di evitare problemi di instabilità dell armatura longitudinale, che potrebbero determinare situazioni di danno. Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 24

Staffatura integrale La staffatura integrale è una armatura che sviluppa la proprietà della continuità lungo le armature longitudinali delle strutture. Le staffe, in questo caso, non sono infatti elementi singoli, ma costituiscono un elemento continuo a spirale, realizzato con un unico tondino continuo, in prevalenza a sezione circolare già utilizzato da tempo per pilastri tondi o grandi pali di fondazione. La staffatura integrale per pilastri e travi di sezione rettangolare invece è di più complessa realizzazione per la forma geometrica che risulta più difficile da gestire. Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 25

Le staffe del tipo SPIREX La staffa così denominata è una staffa continua a bracci verticali a passo variabile Di fatto il sistema prevede la realizzazione di tutte le staffe di un intera trave o pilastro, con un unico continuo tondino di ferro sagomato a formare i bracci verticali, anche a passo variabile, mentre quelli orizzontali vengono inclinati per distanziare fra loro i singoli bracci, realizzando il passo richiesto dal progettista. La staffa continua, sagomata, viene compattata, legata ed etichettata con la sigla di trave o pilastro e quindi posta nella cassaforma, slegata a riprendere la sagoma ed il passo assegnato. Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 26

Il principale vantaggio nell uso di questo tipo di staffa è la certezza della totale ed assoluta rispondenza delle staffe posate, alle prescrizioni di progetto. Indubbiamente vi sono altri vantaggi accessori, quali: ridotto ingombro della staffa legata, sia per il trasporto in cantiere, sia per il magazzinaggio prima dell uso velocità di posa, in quanto la staffa va a posto da sola, nel momento in cui viene slegato il suo pacchetto riduzione conseguente dei costi di posa riduzione del rischio di infortuni per i lavoratori Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 27

Il metodo SPIREX in immagini Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 28

Il metodo SPIREX è stato realizzato dalla ditta SCHNELL S.P.A. è stato oggetto di uno studio dell Università Federico II di Napoli è stato oggetto di prove sperimentali presso il Laboratorio Prove dell Università di Firenze presso il Laboratorio Prove dell Università di Bergamo Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 31

Da ultimo la figura del Collaudatore Al cap. 9 delle N.T.C. 2008 si stabiliscono i criteri di svolgimento delle operazioni di Collaudo statico di un opera. Il Collaudatore, che normalmente ha sempre svolto il suo incarico a fine lavori, con la nuova normativa è chiamato ad assolvere una funzione di controllo e verifica, più ampia rispetto al passato. Infatti deve svolgere una azione di esame della intera procedura di progettazione e di costruzione estesa alla impostazione ed ai criteri di calcolo del progetto, sui quali deve svolgere di fatto una azione di validazione. Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 32

Il Collaudatore deve pertanto esaminare l intera documentazione progettuale sia sotto il profilo strutturale che sotto quello geotecnico. Deve in definitiva rivedere le calcolazione svolte, le ipotesi formulate, fornendo una verifica globale dell intero progetto e del metodo di realizzazione. Deve inoltre ispezionare l opera durante le varie fasi di costruzione, soprattutto in relazione alle opere che non sarebbero più visibili a fine lavori, svolgendo di fatto successivi collaudi in corso d opera. Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 33

La figura del Collaudatore con la nuova normativa diviene un soggetto che partecipa all intero iter costruttivo dell opera, seguendolo e verificandolo passo passo, con responsabilità decisamente più impegnative, che ne rivalutano la figura professionale. Ing. Paolo Benedetti LA NORMATIVA SISMICA E LA REALTÀ DI CANTIERE Lombriasco 16 maggio 2014 pag. 34