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COSTRUIRE CON SETTI PORTANTI IN CALCESTRUZZO ARMATO COIBENTATI:
IL MURO PLASTBAU3 E I SUOI REQUISITI ANTISISMICI
E’ un luogo comune della progettazione sismica quello di ritenere che prestazioni che
consentano alle costruzioni di rimanere in campo elastico (completa agibilità), anche a
seguito di eventi sismici “violenti”, comporti costi insostenibili per la società; le strutture a
pannelli portanti continui appaiono in grado di smentire questo luogo comune
fornendo a prezzi competitivi strutture altamente sismorestenti.
E’ noto come gli approcci progettuali più recenti, nei confronti della protezione sismica, vengano ad
articolarsi su quattro livelli di comportamento atteso dalle strutture:
1. Immediate occupancy - IO (Occupazione immediata, Stato limite di operatività: l’intera
costruzione, sia nelle sue parti strutturali che non strutturali, mantiene un comportamento
elastico lineare ed è immediatamente fruibile anche a valle di un evento sismico).
2. Occupancy – O (Occupazione, Stato limite di Danno: la costruzione mantiene un
comportamento sostanzialmente elastico lineare in tutta la sua struttura portante, mentre
sviluppa danneggiamenti limitati nelle porzioni non strutturali, che comunque possono
esser riparati in tempi relativamente brevi).
3. Life Safe – LS (Salvaguardia della vita, SLV: sia le parti strutturali che le parti non strutturali
della costruzione possono subire danneggiamenti anche consistenti con sviluppo di
deformazioni anche in campo non lineare, ma è garantito il “non crollo” delle varie
membrature in modo da garantire la salvaguardia delle vite umane).
4. Near Collapse – NC (Stato limite di prevenzione del collasso. SLC: viene garantito il “non
collasso” della intera costruzione anche se porzioni limitate – o paramenti – non strutturali
possono subire crolli parziali).
Questa impostazione alla progettazione sismica multi livello fu proposta originariamente alla fine
degli anni ’90 del secolo scorso nel Documento “VISION 2000” ed ha avuto ampia diffusione a
livello mondiale, tanto che anche le più recenti normative di progettazione sismica italiane (Nuove
norme tecniche per le costruzioni del D.M. 14/01/2008) fanno preciso riferimento a quattro livelli di
comportamento delle strutture.
Le prestazioni sismiche di una costruzione possono essere sintetizzate nella correlazione fra
comportamento atteso della costruzione (uno dei quattro sopra elencati) ed intensità (a sua volta
correlata al periodo di ritorno del sisma) dello scuotimento sismico.
Il che equivale sostanzialmente a prevedere:
1. che la costruzione rimanga immediatamente fruibile (stato limite di operatività IO)
2. che la costruzione raggiunga lo stato limite di danno (SLD)
3. che la costruzione raggiunga lo stato limite di salvaguardia delle vite (SLV)
4. che la costruzione raggiunga lo stato limite di prevenzione al collasso (SLC)
I recenti eventi simici accaduti a L’aquila (secondo i dati messi a disposizione dalla Rete Accelerometrica Nazionale RAN l’evento accaduto ha mostrato una violenza corrispondente ad un evento con periodo di ritorno pari o superiore ai 475 anni) hanno messo in evidenza come la
società attuale si attenda dalle costruzioni un comportamento molto “prestazionale” (livelli
di prestazione compresi tra l’Immediate Occupancy e l’Occupancy) anche a seguito di eventi
sismici di estrema violenza. Appare quindi piuttosto chiaro come i pur elevatissimi standard di
sicurezza richiesti dalle norme internazionali (su cui anche l’Italia si allineerà con l’entrata in vigore
del D.M. 14/01/2008) non riescano a soddisfare appieno le aspettative della società moderna.
Il sistema costruttivo Plastbau, per sua intrinseca natura consente di ottenere “facilmente”
prestazioni sismiche anche ben superiori ai minimi requisiti di sicurezza prescritti dalle principali
normative internazionali e di potere soddisfare a costi contenuti le esigenze di prestazioni attese
dalla società, realizzando edifici nella classe IO e O.
Il sistema consente infatti di realizzare costruzioni a comportamento scatolare (interamente
costituite da nuclei a setti in conglomerato cementizio armato) che garantiscono una ottimale
resistenza nei confronti delle azioni orizzontali.
Con semplici (ancorché non immediati) calcoli si può mostrare come un setto portante realizzato
con la metodologia costruttiva Plastbau di lunghezza pari a 5 metri ed altezza pari a 10 metri
(come si potrebbe avere nella realizzazione di una villetta a 3 piani) su cui afferiscano i carichi di
relativi a circa 25 mq /piano (con riferimento quindi a solai di luce pari a 5,00 metri poggianti sul
setto in esame) sia in grado di portare le azioni orizzontali date da un sisma a periodo di ritorno
pari a 475 anni mantenendo l’intera costruzione in campo elastico lineare e consentendo una
agibilità immediata (prestazione Immediate Occupancy IO – SLD).
Il pannello poi si caratterizza per la presenza di una diffusa (e “consistente”) armatura a trama
orizzontale in grado di garantire una ottima resistenza delle pareti nei confronti delle sollecitazioni
taglianti, al fine di scongiurare rotture di questo tipo ed ottimizzare il comportamento duttile delle
costruzioni.
Il preciso pre-posizionamento delle armature caratteristico del sistema costruttivo è garanzia di una
ottimale qualità del costruito con copriferri ed interferri precisi e costanti a garanzia di una
ottimizzata durabiltà del manufatto.
Il muro Plastbau3 abbinato al solaio Plastbau Metal con le sue caratteristiche di leggerezza,
aumenta le prestazioni del sistema costruttivo. Si potrà rilevare che l'impiego del Solaio Plastbau
porta ad una riduzione del carico trasmesso dagli orizzontamenti alle strutture verticali, valutabile
al 25%, anche nel recupero degli edifici danneggiati dal sisma questo valore risulta molto
importante e portatore di notevoli vantaggi. Inoltre la rete portaintonaco, annegata nel pannello e
nei travetti impedisce la caduta degli intonaci aumentando così il grado di sicurezza.
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| Particolare collegamento solaio Plastbau-Metal
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Particolare Architrave |
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| Sezione verticale tipo |
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| Dettaglio Fondazione |
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I MURI PLASTBAU
I pannelli portanti in conglomerato cementizio armato gettati in opera rappresentano una
soluzione strutturale caratterizzata da ottimali proprietà di comportamento, strettamente
correlate alle loro caratteristiche geometriche. In particolare le strutture a setti portanti
in c.c.a si caratterizzano per una “esuberanza” dell’elemento portante stesso in termini
di quantità di conglomerato cementizio armato. Ne consegue che strutture siffatte si
caratterizzano per superiori capacità portanti (se paragonate a manufatti analoghi, però
realizzati in muratura o con struttura portante a telai) sia nei confronti dei carichi verticali
(gravità) che nei confronti dei carichi orizzontali (vento e sisma).
In particolare, nei confronti di queste ultime azioni le strutture a setti portanti proprio grazie
alle loro caratteristiche consentono in molti casi (strutture di non particolare altezza e
collocate in zone a bassa sismicità) di rispondere ai requisiti imposti dalla progettazione
antisismica, senza dover inserire armature aggiuntive rispetto a quanto costruttivamente
previsto per le soluzioni “standard” proposte dal produttore (tale proprietà dovrà in ogni
modo essere verificata per ciascun caso esaminato dal progettista).
Al momento attuale tutte le normative in vigore in Italia (D.M. 09/01/1996, D.M. 16/01/1996
e D.M. 14/09/2005 “Norme tecniche per le Costruzioni”, Allegati Tecnici alla OPCM 3274
e SMI) consentono e prevedono l’utilizzo di costruzioni a setti portanti sia in zona sismica
che non.
LA PROGETTAZIONE STRUTTURALE
La progettazione di strutture a setti portanti (come quelle che possono essere realizzate
con il sistema PLASTBAU) si sviluppa in modo del tutto analogo a quella con cui vengono
progettate le strutture a telaio, sinteticamente riassunta nelle seguenti fondamentali fasi:
1) Individuazione di una modellazione fisico/matematica della struttura che si vuole
realizzare. Tale modellazione spesso chiamata “modello di calcolo” viene sviluppata
in autonomia dal progettista con metodi “tradizionali” (a mano) o con metodi numerici
automatici (al calcolatore). In questa fase le normative non forniscono particolari indicazioni
essendo questa operazione specifica competenza del progettista. Solamente alcune
normative (vedasi il testo unitario) indicano ad esempio come il modello (o i modelli,
se necessario) sviluppato debba essere sufficientemente rappresentativo dell’effettivo
comportamento della struttura. Tipicamente una modellazione della struttura come di un
manufatto a comportamento elastico lineare (i più semplici e diffusi) conducono risultati
a favore di sicurezza. Anche storicamente la modellazione più adottata è quella elastico
lineare.
2) Individuazione dei carichi da adottare nella progettazione della struttura. Le
Normative nazionali forniscono indicazioni precise (sia il DM 1996 che le Norme
Tecniche per le Costruzioni, Allegati Tecnici alla OPCM 3274 e SMI) su quali carichi
debbano essere adottati nella progettazione delle strutture (carichi statici quali pesi
propri e permanenti portati, sovraccarichi variabili, azioni accidentali e sismiche).
Spetta comunque sempre al progettista la individuazione delle “combinazioni” dei
carichi più gravosa in relazione alle membrature ed al tipo di verifica di sicurezza che
si vuole sviluppare.
3) Risoluzione della struttura, individuazione della ”domanda” strutturale. In questa fase,
viene “risolto” il modello strutturale sviluppato nella fase 2 in modo da determinare le azioni
(al giorno d’oggi, spesso indicate come “domanda”) che i carichi ingenerano nella struttura.
La “risoluzione” della struttura può avvenire in modo manuale o automatico, è compito e
responsabilità del progettista svilupparla. In genere le normative forniscono scarse
indicazioni in relazione a questa fase tranne alcune indicazioni (simili a quelle sulla
modellazione) in relazione alla rappresentatività del modello e quindi del metodo di
“risoluzione”. In genere una risoluzione di un modello a comportamento elastico lineare
(quella più comunemente adottata) porta a risultati a favore di sicurezza.
4) Individuazione della “capacità” della struttura. In questa fase (e con riferimento
allo stato di sollecitazione considerato) vengono valutate le così dette “capacità”
delle membrature portanti (ovvero quanto ogni membratura è in grado di portare, con
riferimento alla condizione di carico considerata).
5) Verifiche di sicurezza In questa fase viene sviluppato il confronto fra le “capacità” delle
varie membrature e le relative “domande” imposte dall’impegno strutturale dato dai carichi
conduce alle verifiche di sicurezza. Le verifiche di sicurezza saranno condotte con
successo se la capacità delle varie membrature risulta essere superiore alla domanda
imposta dai carichi. Varie normative forniscono, in genere, precise indicazioni su come
valutare le capacità portanti delle varie membrature a partire dalle caratteristiche di
resistenza dei materiali da costruzione.
In alcuni casi (ad esempio nel caso delle verifiche sismiche) alcune normative forniscono
prescrizioni particolari nello sviluppo delle verifiche di sicurezza (a volte devono essere
introdotti ulteriori fattori di sicurezza in aggiunta a quelli adottati sui materiali). Alcune
normative (DM 16-01-1996, Norme Tecniche per le Costruzioni), consentono verifiche sia
con riferimento alla così detta “metodologia degli stati limite” che al metodo delle “tensioni
ammissibili”.
I SETTI PORTANTI IN C.C.A. GETTATO IN OPERA
PREVISTI DAI D.M. 09-01-1996 “NORME TECNICHE
PER IL CALCOLO, L’ESECUZIONE ED IL COLLAUDO
DELLE STRUTTURE IN CEMENTO ARMATO,
NORMALE E PRECOMPRESSO E PER LE STRUTTURE
METALLICHE”, E DAL D.M. 16-01-1996 “NORME
TECNICHE PER LE COSTRUZIONI IN ZONA SISMICA”
Le Norme Tecniche per le costruzioni (DM 9-01-1996) forniscono indicazioni per le strutture
a setti portanti al punto 5.3.4 “Pilastri”. Le Norme Tecniche per le costruzioni in zona
sismica (DM 16-01-1996) prevedono esplicitamente la realizzazione di strutture a setti
portanti in zona sismica (Punti C.1.c e C.7.2). Le verifiche possono essere condotte sia con
riferimento alla metodologia delle “tensioni ammissibili” che alla metodologia degli “stati
limite”. Indicativamente, i requisiti geometrici indicati dalla normativa sono soddisfatti da:
barre verticali di diametro 10 mm posizionate ogni 20 cm (su entrambe le facce),
barre orizzontali di diametro 5 mm posizionate ogni 20 (su entrambe le facce),
6 barre di collegamento tra le facce a metro quadrato.
I SETTI PORTANTI IN C.C.A. GETTATO
IN OPERA PREVISTI DALLE “NUOVE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI” (D.M. 14/01/08)
Le Nuove norme Tecniche per le costruzioni (DM 14-01-2008) prevedono strutture portanti
setti in conglomerato cementizio gettato in opera (punto 7.4.6.1.4, Dettagli costruttivi
“pareti”) in cui si evidenzia che lo spessore delle pareti deve essere non inferiore al valore
massimo tra 150 mm, (200 mm nel caso in cui nelle travi di collegamento siano da
prevedersi armature inclinate), e 1/20 dell’altezza libera di interpiano, caratterizzate dalla
presenza di armatura (diametro non superiore a 1/10 dello spessore della parete) su
entrambe le facce.
Le verifiche devono essere condotte con riferimento al così “metodo degli stati limite”.
Indicativamente, i requisiti geometrici indicati dalla normativa sono soddisfatti da:
barre verticali ed orizzontali non superiore a 1/10 dello spessore della parete)
posizionate al massimo ogni 30 cm (su entrambe le facce),
9 barre di collegamento tra le facce a metro quadrato.
I SETTI PORTANTI IN C.C.A. GETTATO
IN OPERA PREVISTI DALL’EUROCODICE
Gli Eurocodici prevedono diverse tipologie di strutture da realizzarsi con setti portanti in
c.c.a. gettati in opera. Stante le caratteristiche dei setti che si possono realizzare con il
sistema a cassero PLASTBAU, risulta conveniente fare riferimento a due distinte tipologie
di setti:
1) setto “standard”: nella dizione dell’Eurocodice “Reinforced Concrete Walls”, RCW. Tali
setti si caratterizzano (oltre che per il soddisfacimento di tutta una serie di requisiti
geometrici sia sul posizionamento delle armature che dei setti stessi) sostanzialmente per
la presenza di una armatura longitudinale superiore allo 0,2% dell’area trasversale.
Indicativamente, i requisiti geometrici indicati dalla normativa sono soddisfatti da:
barre verticali ed orizzontali di diametro 8 mm posizionate
ogni 20 cm (su entrambe le facce),
barre orizzontali diametro 8 mm posizionate ogni 40 cm (su entrambe le facce),
barre di collegamento trasversale devono essere posizionate alle estremità.
Classe minima calcestruzzo Rck 250.
2) setto “meno armato”: nella dizione dell’Eurocodice “Large Lightly Reinforced Concrete
Walls”, LLRCW. Tali setti si caratterizzano (oltre che per il soddisfacimento di tutta una
serie di requisiti geometrici sia sul posizionamento delle armature che dei setti stessi)
sostanzialmente per la presenza di una armatura longitudinale inferiore allo 0,2% dell’area
trasversale. Indicativamente, i requisiti geometrici indicati dalla normativa sono soddisfatti
da:
barre verticali diametro 6 mm posizionate ogni 20 cm (su entrambe le facce),
barre orizzontali diametro 8 mm posizionate ogni 40 cm (su entrambe le facce),
barre di collegamento trasversale devono essere posizionate alle estremità.
Classe minima calcestruzzo Rck 250.
I SETTI PORTANTI IN C.C.A. GETTATO IN OPERA
SECONDO IL METODO PLASTBAU E LE NORMATIVE.
La ditta Poliespanso al fine di agevolare la progettazione strutturale di costruzioni a setti
portanti è in grado di fornire supporto tecnico ai progettisti. Inoltre, ha in fase di
completamento una apposita documentazione di riferimento (guida alle normative) e
strumenti di supporto alla progettazione.
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