Commento sul punzonamento secono noma SIA 262 Pof. D. Auelio Muttoni (EPFL) e D. Stefano Guanalini (Gignoli Muttoni Patne SA) 1. Intouzione Le pescizioni ineenti il punzonamento i colonne attaeso piaste in calcestuzzo amato e fonazioni secono SIA 262/2003 [1] sono uno siluppo el metoo i eifica secono SIA 162/1993 che si basa su stui teoici [2,3]. I pincipi i questo metoo e le noità ispetto alla noma peceente sono stati escitti nel coso i intouzione [4] e sono in pate integati in questo testo. Nuoi isultati i iceche [5] e espeienze accolte uante le peizie negli ultimi anni ci pemettono i completae il testo citato [4] con commenti e nuoi isultati sia patici che teoici. Questo contibuto è i esponsabilità esclusia egli autoi e non ella Commissione pe la noma SIA 262 Costuzioni in calcestuzzo. sottae tutte la azioni fino a una istanza alla supeficie appoggio non è più confome alla noma. Ciò è impotante sopattutto nel caso i platee i fonazione. 3. Sezione i contollo Secono SIA 162 la eifica aiene in una sezione istante /2 alla supeficie appoggio (fig. 1. 1,5 0,5 0,5 1,5 0,5 0,5 2. Pincipio 0,5 La eifica al punzonamento i colonne attaeso piaste e fonazioni aiene confontano la sollecitazione al taglio con la esistenza al taglio: 1,5 1,5 R (1) Il aloe i imensionamento ella sollecitazione al taglio pe meto lineae si ottiene tamite iisione ello sfozo i taglio completo V con il peimeto i contollo u : V = u (262.48) Le azioni che agiscono all inteno el peimeto i contollo (p.es. peso popio, soaccaichi, caico utile, pessione el teeno o foze i eiazione i cai i pecompessione) possono chiaamente essee eotte. È a notae che la patica coentemente usata in passato i 0,5 Figua 1: Definizione ella sezione i contollo (, sezione i contollo nel caso i sollecitazioni concentate (. Nell Euocoice 2 inece è stata scelta una posizione ella sezione i contollo in moo tale che la sua esistenza al taglio coispona alla esistenza i piaste appoggiate ai lati. Questa scelta è infelice sia a un punto i ista fenomenologico che patico in quanto il pei- 1
A. Muttoni, S. Guanalini, SUPSI, ottobe 2006 meto i contollo così efinito non si toa nella zona i ottua e anche peché non tutte le azioni all inteno el peimeto i contollo possono essee eotte. Quano alla geometia ella supeficie i appoggio o alla sollecitazione ella piasta isulta che la sollecitazione al taglio si concenta in eteminate zone, la supeficie ee essee iotta. Questo nel caso pe esempio i gani colonne ettangolai o in foma i paete. In questi casi secono SIA 162 solo le zone angolo sono a consieae (SIA 262 at. 4.3.6.2.4, fig. 1. Se una colonna incastata è sollecitata a flessione, le sollecitazioni al taglio nella piasta lungo il peimeto i contollo non sono ipatite unifomemente. Ciò può essee consieato iuceno il peimeto i contollo con il fattoe k e secono [6,7]: In cui 1 k e = e 1+ b M e = V b (262.49) è l eccenticità ella eazione appoggio. Se il momento i incasto non è paallelo a uno egli assi pincipali ella colonna, ee essee intootto M = M + M 2 x 2 y è il iameto i un cechio i supeficie equialente a quella i appoggio È a notae che un incasto può essee eitato paticamente solo con una ceniea meccanica o con una colonna estemamente snella. Con soluzioni costuttie senza amatua i incasto o con un amatua i ipesa ebolmente ancoata non si può eitae completamente l incasto (fig. 2). Inolte è a sottolineae che la non consieazione ell incasto è possibile solo se l applicazione ella fomula (262.49) à un fattoe k e 1. e = N 1 e + N N 1 2 N 2 1 e Figua 2: Incasto nel caso i colonne senza amatua i ipesa. Nel caso i solai piani appoggiati in moo egolae tamite colonne intene igie alla flessione può essee ammesso un aloe k e = 0.9. Gli influssi ella ipatizione el caico utile e ella flessione ella colonna outi a coazioni (aiazione i tempeatua, itio e scoimento iscoso iffeenziato elle piaste) sono così consieati [8]. Pe solai piani iegolai (isposizione iegolae elle colonne, appoti i luce ta campate attigue l max / l min > 1.25) o nel caso i foti caichi utili aiabili, l eq. (262.49) ee essee applicata. Se le colonne eono esistee anche a spinte oizzontali (p.es. in eifici senza paeti potanti pe la ipesa i spinte el ento o sism l eq. (262.49) è anche a applicae. Nel caso i solai piani egolai con colonne i boo e angolo incastate che non eono ipenee le spinte oizzontali, l influsso ell incasto può essee consieato analogamente alla SIA 162 consieano il peimeto i contollo solo nei pessi ella zona effettiamente appoggiata. L intensità el momento incasto non è nomalmente consieata. In questo moo è implicito che l intouzione el momento aiene tamite una biella inclinata nella zona el noo senza influenzae la capacità potante ella zona citica (fig. 3. Ciò non può aenie nel caso i paeti con il lato lungo pepenicolae al boo ella piasta (fig. 3. In questi casi può essee consieato puentemente il peimeto secono SIA 262 2 2
Punzonamento secono noma SIA 262 fig. 22 e 21 iotto con il fattoe k e secono eq. (262.49). biella compessa all'inteno el noo V V biella compessa pazialmente all'esteno el noo V Figua 4: Conotte in getto, fasci i tubi o alti elementi in getto, iminuzione el peimeto i contollo nel caso i conotte aiali ( e iminuzione ell altezza statica effettia nel caso i conotte tangenziali (. V Figua 3: Sezione i contollo pe colonne i boo incastate (, caso con paete pepenicolae al boo (. Conotte in getto, fasci i tubi o alti elementi in getto sono a consieae quano la loo istanza alla supeficie appoggio è minoe i 6 e la loo laghezza o altezza è più gane i /6. Secono SIA 262 at. 4.3.6.2.9 nessuno sfozo i taglio può essee ipeso a questi e- lementi in getto quano la loo laghezza o altezza supea /3. Nei casi intemei (laghezza e altezza ta /6 e /3) il loo influsso sulla esistenza al taglio (iminuzione ell altezza static e sul peimeto i contollo è a consieae. La fig. 4 mosta alcuni casi. Nelle piaste con spessoe aiabile possono ientae eteminanti elle sezioni i contollo più istanti i /2 alla supeficie i appoggio. In questi casi la posizione el peimeto i contollo è a eteminae in moo che la esistenza al punzonamento V R isulta essee minoe. L altezza statica coisponente è a consieae secono SIA 262 fig. 23 (ei anche fig. 5). 3
A. Muttoni, S. Guanalini, SUPSI, ottobe 2006 k 1 = 0.45 + 0.135 ψ k D max (2) Figua 5: Definizione ell altezza statica e ella sezione i contollo pe piaste a spessoe aiabile (SIA 262 fig. 23). 4. Punzonamento i piaste senza amatua conto il taglio Analogamente alle piaste appoggiate ai boi (SIA 262 4.3.3.2) anche nel caso i punzonamento la tasmissione egli sfozi i taglio è influenzata alle fessue a flessione. Ciò è consieato nel aloe i imensionamento ella esistenza al punzonamento R = k τ (262.51) c Con il coefficiente k che è funzione elle efomazioni peiste nella zona citica. L influsso ella esistenza a compessione el calcestuzzo è consieato tamite il aloe i imensionamento ella tensione limite i taglio τ c : τ c 0.3 = fck (262.3) γ c escie in maniea più che soisfacente i isultati i poe al punzonamento i elementi i piaste. Nuoe poe a punzonamento hanno mostato che questa elazione à buoni isultati anche nel caso i piaste estemamente poco amate, piaste spesse e anche piaste il cui iameto massimo egli aggegati è molto piccolo [5]. L influsso el iameto massimo egli aggegati D max è consieato tamite il coefficiente k Dmax : k 48 max = D D + 16 (3) max Pe la eteminazione ella otazione ella piasta ψ ee essee consieato che a imensionamento l amatua in possimità ella colonna aggiunge nomalmente il limite i sneamento. Ne isultano peciò le elazioni caicootazione non lineai mostate in fig. 6c. Dal punto i intesezione con il citeio i ottua eq. (2) può essee icaata la esistenza al punzonamento. La eteminazione ella esistenza al punzonamento escitta si pesta peò poco pe le applicazioni patiche, in quanto un calcolo non lineae è necessaio [5]. Peciò è stato intootto il aloe i aggio ella zona plastica y secono la fig. 6 [4]. Dato che le efomazioni si concentano nei pessi ella colonna e sono molto aiabili in iezione aiale, è oppotuno consieae come aloe ella efomazione la otazione ella piasta ψ. Secono [2] la laghezza ella fessua nella zona citica è coelata con il pootto ψ (fig. 6, in moo tale che il coefficiente k può essee espesso in funzione el pootto ψ. Come mosta la fig. 6b a [3], la elazione 4
Punzonamento secono noma SIA 262 k k ψ Rissbeite apetua ella fessua koeliet citica coelata mit al pootto ψ ψ 2.5 ψ 2.0 1.5 1.0 eq. (2) 0.5 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ψ k Dmax [mm] ρ impotante Punzonamento eq.(2) Relazioni caico-efomazione ρ ebole può essee espessa iettamente in funzione el aggio e i ψ : ψ χ = (4) L allungamento ell amatua in iezione tangenziale ale: ( ) β ε s = χ x (5) β è una costante che tiene conto elle efomazioni maggioi nel caso i piaste amate in moo non isotopo. Pe amatue isposte otogonalmente ale β 0.4. Da eq. (4) e (5) segue unque: ψ = χ = y 0.85 β y χ f E Intootto in eq. (2) : k y s 1 = 0.45 + 0.9 s y = y ε sy ( x) β y 0.0065 (6) (262.52 c) plastico ψ k Dmax [mm] σ y f elastico : y σs = f y y La ganezza ella zona plastica a ottua y (nell eq. 262.52a espessa in [m]) ipene all intensità ella sollecitazione, alla esistenza a flessione e alle imensioni ella piasta. Nel caso i solai piani con colonne isposte egolamente il aloe i y può essee calcolato nel moo seguente: ) Figua 6: Defomazione nella zona ella colonna e stima ell apetua ella fessua citica (, confonto ta l eq. 2 e i isultati elle poe a punzonamento (, eteminazione ella esistenza a punzonamento tamite punto i intesezione ella elazione caicoefomazione e citeio i ottua secono eq. 2 (c), anamento elle tensioni tangenziali nell acciaio in egime elasto-plastico e efinizione ella zona plastica (). Ipotizzano che la otazione ψ si concenti nei pessi ella colonna, la cuatua in iezione tangenziale in conizioni assial-simmetiche 3 0 m 2 0.15 mr = l (262.52 y Doe l è la istanza ta le colonne e m 0 un momento i ifeimento che coispone alla esistenza flessionale minima secono SIA 162 (i aloi pe colonne intene, i boo e angolo sono ati nella SIA 262 at. 4.3.6.4.3 in funzione i V ). La esistenza a flessione m R è il aloe i imensionamento nella zona ella colonna. Pe alti sistemi i piasta può essee utilizzata la elazione seguente pe la eteminazione i y : 5
A. Muttoni, S. Guanalini, SUPSI, ottobe 2006 3 0 m 2 0.7 a mr y = (7) In cui a è il aggio oe il momento aiale è nullo e m 0 appesenta la meia el momento tangenziale al boo ella colonna fino alla istanza a. Questa equazione fonisce genealmente buoni isultati confemati tamite calcoli non lineai. Solo in casi estemi, come pe e- sempio nelle piaste con potate ta colonne molto aiabili, sono state iscontate elle iffeenze elatiamente impotanti. Sono in coso egli stui pe miglioae questa elazione. Dato che l eq. (6) è stata calcolata con f s = 435 N/mm 2 e l eq. 262.52a con k Dmax = 1, nel caso i impiego i acciaio amatua con f s > 435 N/mm 2 o aggegati D max < 32 mm, il aggio y e essee aumentato con il fattoe f s / 435 ispettiamente k Dmax secono eq. (3). 5. Confonto con le nome Secono SIA 162 la conizione m R m 0 oea essee ispettata pe pote attiae la esistenza al punzonamento. Con SIA 262 at. 4.3.6.4.1 può essee accettata una esistenza a flessione più piccola: 0.5 (262.53) mr m0 Ciò compota comunque una gane efomazione plastica (all eq. (262.52 isulta una gane estensione ella zona plastica y ) e quini una esistenza al punzonamento con l eq. (262.52 minoe. Al contaio è possibile aumentae la esistenza al punzonamento incementano la esistenza a flessione. Nell eq. (262.52 può comunque essee consieata una esistenza a flessione pai al massimo a 4 m 0. Dalla fig. 7a e b si nota come la esistenza al punzonamento secono SIA 262 ipena al contenuto amatua. Confontata con la SIA 162 la nuoa noma à esistenze a taglio minoi nel caso i piaste poco amate e esistenze maggioi nel caso i fote amatua a flessione. Una elazione simile è pesente anche nell Euocoice 2 [9], che si basa su alutazioni empiiche. R / [N/mm 2 ] R / [N/mm 2 ] R / [N/mm 2 ] c) R / [N/mm 2 ] ) 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 SIA 162 SIA 262 EC 2 L = 9 m = 0.30 m (L / = 30) φ = 0.30m (φ / = 1) D max = 32 mm f ck = 20 N/mm 2 0.0 0.00% 0.25% 0.50% 0.75% 1.00% 1.25% 1.50% 1.75% 2.00% 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 Contenuto amatua ρ SIA 262 0.0 0.00% 0.25% 0.50% 0.75% 1.00% 1.25% 1.50% 1.75% 2.00% 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 φ / = 1 f ck = 20 N/mm 2 ρ = 0.8% D max = 32 mm Bewehungsgehalt ρ Contenuto amatua ρ SIA 262 EC 2 SIA 162 L = 9 m = 0.60 m (L / = 15) φ = 0.60m ( φ / = 1) D max = 32 mm f ck = 20 N/mm 2 SIA 162, L/ = 30 SIA 162, L/ = 20 SIA 162, L/ = 10 0.0 0 5 10 15 20 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 EC2 φ Campata L [m] SIA 162 L = 9 m = 0.30 m (L / = 30) f ck = 20 N/mm 2 SIA 262 ρ = 0.8% 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Dimensione elatia ella colonna Ø / Figua 7: Confonto elle esistenze al taglio ta SIA 262, SIA 162 e EC2, influsso el contenuto amatua (a,, influsso elle campate (c) e influsso ella imensione ella colonna (). 6
Punzonamento secono noma SIA 262 Come mostato al capitolo 9, un aumento el contenuto amatua conuce a un compotamento a olte assai più fagile a ottua. Secono SIA 162 e Euocoice 2 l effetto i scala eteminato in moo empiico è efinito in funzione ell altezza statica. Le iflessioni teoiche sulle quali si basa il imensionamento secono SIA 262 mostano pe conto che l effetto scala secono l eq. (262.52) ipene pincipalmente alle campate. Come mosta la fig. 7c, nel caso i piaste molto slanciate isultano esistenze minoi secono SIA 262 ispetto a SIA 162; il contaio nel caso i piaste poco slanciate. La fig. 7 mosta che il aloe i imensionamento ella esistenza al taglio secono SIA 262 iminuisce con l aumento ella imensione ella colonna. Ciò isulta all aumento i m 0 e y nell eq. (262.52. Anche la esistenza al taglio secono Euocoice 2 mosta un anamento simile pechè in questo caso la sezione i contollo si toa a una istanza 2 alla colonna. Nella SIA 162 la esistenza al punzonamento iminuisce solo a patie a u>16. 6. Altezza statica effettia Quano la supeficie appoggio si toa nello spessoe ella piasta, l altezza statica pe la eifica al punzonamento e essee iotta (fig. 8). c) ) e) f) Figua 8: Altezza statica effettia pe la eifica al punzonamento nel caso i supefici appoggio nello spessoe ella piasta. Ciò non ale solo nei casi in cui la supeficie appoggio è ata a una costuzione metallica (fig. 8a-c) o fomata a amatua al punzonamento (fig. 8), bensì anche quano la fuga i ipesa si toa sopa l intaosso ella piasta a causa i impecisione nell esecuzione o abbassamento el casseo (fig. 8e e 8f). Ipotizzano che la supeficie casseata tasmetta in moo limitato gli sfozi a causa i una ugosità insufficiente, è necessaio calcolae con una esistenza al punzonamento iotta. Pe sicuezza in questi casi è oppotuno calcolae con un altezza statica iotta. Non solo le misue secono il piano ma anche gli eoi costuttii eono essee consieati. Nelle fig. 9a e 9b sono mostati ue esempi eali. Nel pimo caso il copifeo el fungo in acciaio è i 90 mm (peisti eano cica 45 mm). Questo copifeo compota una iuzione ella esistenza al punzonamento el 20 % secono SIA 262. Nel secono caso la fuga i ipesa si toaa 45 mm più alta ell intaosso ella piasta. Questa impecisione ha compotato una iuzione ella esistenza el 23 % e è stata una elle cause i un gae inciente [10]. Entambi gli esempi mostano chiaamente l impotanza i un contollo accuato uante l esecuzione. Nel caso i supeamento elle tolleanze esecutie è necessaio ieificae il gao i aempimento ella noma con la geometia effettia o gaan- 7
A. Muttoni, S. Guanalini, SUPSI, ottobe 2006 tie la necessaia sicuezza tamite misue costuttie. Misue semplici che pemettono l appoggio ella iagonale compessa sono mostate nella fig. 9c. c) fuga i ipesa intaosso smussamento egli spigoli Figua 9: Casi patici (a e e possibili coezioni i fughe i ipesa toppo alte (c). 7. Piaste con amatua al punzonamento Il imensionamento ell amatua al punzonamento può essee eseguito come pe le tai con i campi i tensione. È a ipotizzae un inclinazione elle bielle compesse i α = 45. Ciò significa che la esistenza al taglio con amatua al punzonamento eticale ale: V R = A f (8) sw s A sw appesenta la supeficie i amatua al punzonamento tagliata a un tonco i cono a 45 al peimeto appoggio. Come hanno mostato numeose poe in laboatoio, il limite i sneamento ell amatua a punzonamento può essee aggiunto solo se le amatue sono pienamente ancoate sia sopa che sotto. Secono l at. 4.3.6.5.2 alte conizioni costuttie sono a consieae. Se queste pescizioni non sono ispettate l efficacia ell amatua al punzonamento è a eificae speimentalmente. Pe escluee un ceimento el calcestuzzo nei pessi ella colonna, la esistenza al punzonamento non può supeae il seguente aloe: R = 2 k τ (262.55) c È a notae che questa esistenza al punzonamento non è confontabile iettamente con quella i piaste senza amatua al taglio (eq. 262.51: R = k τ c ). Pe esistenze a flessione uguali il aloe i k in una piasta con amatua al taglio è minoe ato che m 0 e quini anche y secono eq. (262.52) sono maggioi. Come mosta la fig. 10 nel caso i contenuti i amatua conenzionali la esistenza al punzonamento con amatua al taglio può essee aumentata i cica 50%. R / [N/mm 2 ] 2.6 2.4 2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 SIA 162, con amatua i punzonamento SIA 162, senza amatua i punzonamento 0.00% 0.25% 0.50% 0.75% 1.00% 1.25% 1.50% 1.75% 2.00% 2.25% Contenuto 'amatua ρ SIA 262, con amatua i punzonamento SIA 262, senza amatua i punzonamento L = 9 m = 0.30 m (L / = 30) φ = 0.30m (φ / = 1) D max = 32 mm f ck = 20 N/mm 2 Figua 10: Resistenza al punzonamento con e senza amatua al taglio (ottua el calcestuzzo), confonto SIA 262 SIA 162. Tamite un ulteioe eifica al i fuoi ella zona infozata con amatua al punzonamento può essene eificata l estensione necessaia. Va consieato che nella zona i tansizione si fomano bielle compesse che si appoggiano alle staffe più estene (appoggio inietto). L altezza statica effettia pe la eifica al punzonamento ee quini essee iotta secono SIA 262 fig. 25 (fig. 8). Pe la eteminazione el peimeto i eifica può essee ammesso che la supeficie appoggiata coi- 8
Punzonamento secono noma SIA 262 spona alla supeficie cicoscitta alle staffe più estene. Spesso le amatue al taglio sono isposte aialmente. In questi casi il peimeto i contollo può essee eteminato analogamente all Euocoice 2 come a fig. 11. 2 2 2 Figua 11: Peimeto ella sezione i contollo e- steno alle staffe isposte aialmente. 8. Piaste con infozi in testa i acciaio >2 Nelle piaste con infozi in testa i acciaio sono possibili ue tipi i punzonamento: - Punzonamento esteno alla zona infozata. In questo caso può essee ipotizzato che la zona infozata costituisca la supeficie appoggiata. Rinfozi inteni eono essee consieati con l altezza statica iotta (fig. 8c). - Punzonamento nella zona infozata. In questo caso lo sfozo i taglio può essee ipeso al calcestuzzo e al infozo i acciaio. Nel imensionamento ee essee consieato che la piasta in calcestuzzo si compota in moo fagile a causa el punzonamento. Ciò significa che le esistenze ei ue moi i tasmissione egli sfozi non possono semplicemente essee sommati. Senza analisi appofonite, nel caso i punzonamento all inteno ella zona infozata, solo la esistenza el infozo i acciaio può essee consieata secono SIA 262 at. 4.3.6.6.1. Un accuata analisi è stata effettuata tamite l eq. (2) e consieano un compotamento non lineae el infozo i acciaio [11]. 9. Influsso elle scelte i imensionamento sul compotamento a ottua Una esistenza al punzonamento sufficiente è gaantita pincipalmente con la scelta ello spessoe ella piasta e ella imensione ella colonna. La esistenza può essee aumentata gazie a misue costuttie come amatua al punzonamento o infozo in testa i acciaio. Con la noma SIA 262 è anche possibile incementae la esistenza al punzonamento tamite l aumento i amatua a flessione. Nella fig. 12a la esistenza al punzonamento V R è mostata in funzione el contenuto i amatua pe iese imensioni ella colonna con e senza amatua al taglio. I seguenti paameti sono stati scelti: solaio piano egolae con campate l = 8.00 m, = 0.28 m, calcestuzzo C25/35, k e = 1.0, colonne quaate b = 0.20, 0.30 e 0.40 m. Come mosta la figua pe il imensionamento ci sono iese altenatie possibili pe aggiungee la esistenza necessaia (p. es. V R V = 0.96 MN). I te punti segnati appesentano: A b = 0.30 m, senza amatua al taglio => un amatua a flessione molto fote è necessaia (ρ = 1.65%, Ø30@150 mm). B C L amatua a flessione può essee iotta se la imensione ella colonna è aumentata: con b = 0.40 m è necessaio ρ 1.02%, (Ø26@150 mm). Un amatua a flessione molto minoe isulta all impiego i amatua al taglio: ρ 0.48%, (Ø16@150 mm) con b = 0.30 m. Queste possibili altenatie conucono a compotamenti molto iesi alla ottua. Pe la sensibilità ella piasta alle coazioni (ceimenti elle fonazioni, aiazioni i tempeatua, itio, incenio ecc.) eteminanti isultano sopattutto gli spostamenti al momento ella ottua. In un solaio piano con pilasti egolai gli spostamenti algono: w 0.43 ψ l (9) R 9
A. Muttoni, S. Guanalini, SUPSI, ottobe 2006 Resistenza Duchstanzwiestan al punzonamento VR V [MN] R [MN] oe ψ è la otazione ella piasta secono fig. 6a. Inseeno l eq. (6) si ottiene la semplice elazione: w l R 1 360 y (10) I isultati ell esempio analizzato mostano (fig. 12: - Con un contenuto amatua meio senza amatua al taglio (caso B) la piasta si ompe a punzonamento con spostamenti piccoli (24 mm = l / 330). Dunque si tatta i una piasta elatiamente sensibile alle coazioni. - Con un contenuto amatua eleato senza amatua al taglio (caso A) la feccia alla ottua è i soli 13 mm (l / 600) => sensibilità molto eleata alle coazioni. - La isposizione i un amatua al taglio compota una iminuzione macata ella sensibilità alle coazioni (w R = 66 mm = l / 120). 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 C B b=0.40 m b=0.30 m b=0.20 m b=0.40 m b=0.30 m b=0.20 m 0.0% 0.2% 0.4% 0.6% 0.8% 1.0% 1.2% 1.4% 1.6% 1.8% 2.0% 2.2% 2.4% Contenuto Bewehungsgehalt amatua ρ ρ A Spostamento Duchbiegung im alla Buchzustan ottua wr w [mm] 160 140 120 100 80 60 40 C 20 B A 0 0.0% 0.2% 0.4% 0.6% 0.8% 1.0% 1.2% 1.4% 1.6% 1.8% 2.0% 2.2% 2.4% Bewehungsgehalt ρ Contenuto amatua ρ Figua 12: Resistenza al punzonamento ( e spostamenti alla ottua ( in funzione el contenuto amatua pe iameti i colonne iesi senza (linee continue) e con amatua al taglio (linee tatteggiate). Da questo confonto possono essee fomulate le seguenti conclusioni: - Piaste con un contenuto amatua alto oebbeo essee eitate. Ciò sopattutto se la piasta può subie coazioni non tascuabili. - Se coazioni elatiamente gani sono possibili, un amatua al taglio è pefeibile. 10. Compotamento post-citico e possibilità i eitae un collasso pogessio Il punzonamento è nomalmente un pocesso molto fagile. La fomazione completa el cono i punzonamento compota una apia iminuzione ella esistenza e i conseguenza la piasta cee nella zona ella colonna. Duante questo pocesso le colonne limitofe isultano maggiomente sollecitate i moo che anche queste zone ella piasta ceono. Si cea così una apia popagazione ella ottua con un collasso pogessio. La figua 13 mosta ue incienti occosi in Sizzea nei quali opo il pimo punzonamento l intea piasta è collassata in pochi seconi. 10
Punzonamento secono noma SIA 262 - Le amatue piegate sono sollecitate esclusiamente a tazione. Il taglio che può essee ipeso ale unque: V R As f s = As f s sin β = (11) 1.5 Ne isulta l eq. (262.56) gazie alla quale può essee imensionata l amatua infeioe pe eitae il collasso ella piasta opo il punzonamento (fig. 14c): A s. 5 V 1 (262.56) f s Figua 13: Collo a Getzenbach (SO, 2004) in cui sono eceute 7 pesone [10] e collo a Bluche (VS, 1981). Poe i caico hanno mostato che l amatua supeioe è paticamente inefficace opo il punzonamento (Fig. 14. Un amatua infeioe (zona compessa ella sezione infless nei pessi ella supeficie appoggiata può pe conto essee attiata a tazione nel caso i gani spostamenti. In questo moo uno sfozo i taglio elatiamente impotante può essee ipeso. Paticolamente efficaci sono anche le amatue piegate ben ancoate come anche i cai i pecompessione che passano attaeso la zona appoggiata. Secono SIA 262 4.3.6.7 un amatua nella zona compessa può essee imensionata pe eitae un collasso pogessio. Le seguenti ipotesi sono state consieate: - Solo l amatua isposta all inteno ella supeficie appoggiata può essee pesa in consieazione. - Dopo il punzonamento l amatua si efoma fomano un angolo β = 42. con: - A s è la supeficie amatua nella sezione intono alla colonna (una baa amatua può nomalmente essee consieata ue olte, nella fig. 14b: 12 bae). - L amatua consieata ee essee ancoata totalmente a ambo i lati (lunghezza ancoaggio l b nella fig. 14. In questo moo non può essee consieato l influsso positio outo a pessione tasesale (SIA 262 5.2.5.4) ato che questo spaisce opo il punzonamento. - Dato che si tatta i una situazione i imensionamento accientale, V può essee eteminato secono SIA 260 4.4.3.5. È a notae come le ipotesi ammesse pe l eq. (11) siano state confemate solo a poche poe i caico [12]. All EPFL è in coso un pogetto i iceca teoico e speimentale che intene eificae queste ipotesi e stuiae nuoe isposizioni costuttie. 11
A. Muttoni, S. Guanalini, SUPSI, ottobe 2006 β l b - Gazie alla pecompessione gli spostamenti sono iotti e quini la esistenza al taglio aumenta. Anche nel compotamento post-citico la pecompessione pesenta antaggi inteessanti. Dopo il punzonamento i cai passanti attaeso la supeficie appoggiata possono essee iattiati. Gazie alla gane penenza nella configuazione efomata possono essee ipese foze i taglio elatiamente impotanti anche nella fase post-citica (fig. 15). Il collasso pogessio può in tal moo essee eitato. punzonamento caico punzonamento con amatua secono eq. 262.56 caico piasta non pecompessa piasta pecompessa c) efomazione senza amatua nella zona compessa Figua 14: Capacità i caico opo il punzonamento (, pianta con l amatua che può essee attiata ( e elazione caico spostamento (c). 0 30 60 90 efomazione w [mm] Figua 15: Relazione caico-spostamento con compotamento post-citico nel caso i una piasta senza e con amatua i pecompessione (a [13]). 11. Piaste pecompesse La pecompessione elle piaste non è utile solo pe lo stato i seizio ma anche pe la capacità potante e il compotamento post-citico. Attaeso une scelta aeguata ella pecompessione in un solaio piano possono essee aggiunti ue effetti positii pe quanto iguaa il punzonamento: - Gazie all inclinazione el cao i pecompessione alla sezione i contollo una pate el taglio è ipesa iettamente. Ciò può essee consieato sottaeno alla sollecitazione V le foze i eiazione all inteno el peimeto i eifica (SIA 262 at. 4.3.6.2.2). Secono SIA 262 at. 4.3.3.4.6 nel caso i pecompessione agente faoeolmente il aloe minimo ella foza i pecompessione P è a consieasi. 12. Consieazioni geneali e conclusioni I solai piani in calcestuzzo amato e calcestuzzo amato pecompesso appesentano un sistema costuttio molto efficiente e economico. Pe la eteminazione ello spessoe ella piasta la eifica al punzonamento è spesso eteminante. Pe aumentae l efficienza sono state siluppate negli ultimi ecenni elle soluzioni costuttie molto inteessanti (amatua conto il punzonamento i aio tipo, infozi elle colonne in testa e pecompessione pe piaste). Gazie alla oglia i innoazione elle itte coinolte, alla iceca sistematica, allo siluppo nelle scuole supeioi e il pogesso elle nome, la Sizzea è all aanguaia in questo settoe. Il punzonamento è un moo i ottua piuttosto fagile che si concenta in una zona limitata. Peciò è molto sensibile alle coazioni, alle a- zioni non peiste e agli eoi in fase i esecuzione. L analisi ei anni e egli incienti ha 12
Punzonamento secono noma SIA 262 mostato che questi poblemi sono spesso stati accentuati a una pogettazione lacunosa. Aspetti impotanti come pe esempio l eccenticità el caico sulle colonne, l altezza statica effettia nel caso i fughe i ipesa e infozi in testa elle colonne toppo alti, conotte in getto, fasci i cai o alti elementi in getto e la posizione pecisa ell amatua conto il punzonamento non sono stati sufficientemente o pe nulla consieati. Inolte in alcuni incienti è stato eificato che i caichi pemanenti e i caichi utili sono stati sottostimati. Paticolamente sensibili sono le piaste sotteanee nelle quali l altezza el teeno i copetua è a olte ben più impotante i quanto pogettato e ipotizzato nel imensionamento (p. es. [10]). Benché i solai piani siano costuzioni molto fequenti, il loo imensionamento non è un laoo i outine che può essee elegato a pogettisti inespeti. Olte a un imensionamento scupoloso si oebbeo penee elle pecauzioni costuttie pe iminuie la sensibilità e aumentae la uttilità. Non a ultimo è impotante una ealizzazione coetta e un attento contollo. 13. Ringaziamento Le pescizioni a poposito el punzonamento nelle nome SIA 262 e 162/1989 si basano su stui i iceca teoici e speimentali finanziati a cemsuisse (pima Società sizzea ei pouttoi i cemento, calce e gesso). Gli autoi ingaziano iamente queste istituzioni pe il geneoso sostegno finanziaio i questi pogetti i iceca. 14. Bibliogafia [1] SIA 262, Costuzioni i calcestuzzo, Zuigo, 2003, pp. 90. [2] Muttoni A., Schwatz J. : Behaiou of Beams an Punching in Slabs without Shea Reinfocement, IABSE Colloquium Stuttgat, Vol. 62, Züich : Intenational Association fo Bige an Stuctual Engineeing, 1991, pp. 703-708. [3] Muttoni A. : Schubfestigkeit un Duchstanzen on Platten ohne Quekaftbewehung, Beton- un Stahlbetonbau, 98 (2003), Heft 2, pp. 74-84. [4] Muttoni A., Duchstanzen, Dokumentation SIA D 0182, Betonbau, Einfühung in ie Nom SIA 262, Züich, 2003, pp. 57-65. [5] Guanalini S., Poinçonnement symétique es alles en béton amé, Dissetation EPFL N. 3380, Lausanne, 2005, pp. 289 [http://is-beton.epfl.ch /Publications/Theses/Guanalini/]. [6] Moe J., Sheaing Stength of Reinfoce Concete Slabs an Footings une Concentate Loas, Potlan Cement Association, Bulletin D47, Illinois, USA, 1961, pp. 135. [7] Nölting D. : Duchstanzbemessung bei ausmittige Stützenlast, Beton- un Stahlbetonbau, 96 (2001), Heft 8, pp. 548-551. [8] Küge G. : Résistance au poinçonnement excenté es planches-alles, Dissetation EPFL N. 2064, Lausanne, 1999, pp. 171. [9] Euocoe 2, Design of concete stuctues, Pat 1: Geneal ules an ules fo builings, pen 1992-1-1, 2002, pp. 226. [10] Muttoni A., Füst A., Hunkele F., Deckeneinstuz e Tiefgaage am Stalenacke in Getzenbach, Gutachten, Vobeicht, 2005, pp. 38, appoto non pubblicato. [11] Fangi T., Tonis D., Muttoni A. : Zu Bemessung innee Stützenkopfestäkungen aus Stahl, Schweize Ingenieu un Achitekt, (1997), Heft 12, pp. 227-230. 13
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