zone sismiche – progetti e pratiche per il genio civile

Transcript

Riccardo Mariotti
PROGETTI E PRATICHE
PER IL GENIO CIVILE
PROCEDURE PER LA PRESENTAZIONE DI PROGETTI
E DOCUMENTI RELATIVI AD EDIFICI NUOVI ED ESISTENTI
IN CEMENTO ARMATO E MURATURA
 Progetto e verifica sezioni in c.a.  Materiali e durabilità delle opere  Dimensionamento del
copriferro  Particolari costruttivi  Edifici in muratura  Recupero di edifici in c.a. e muratura
SECONDA EDIZIONE
SOFTWARE INCLUSO
MODULISTICA PER LA PRESENTAZIONE DELLE PRATICHE AGLI UFFICI DEL GENIO CIVILE
III
INDICE
PREFAZIONE.................................................................................................................... p. 1
1. MATERIALI................................................................................................................ 1.1.Calcestruzzo........................................................................................................ 1.1.1.
Calcestruzzo indurito........................................................................ 1.1.2.
Resistenze caratteristiche a compressione di calcolo....................... 1.1.3.
Fattori che influenzano la resistenza del calcestruzzo..................... 1.2.Acciaio................................................................................................................ 1.3. Controllo di accettazione calcestruzzo
(cap. 11.2 e 11.3 del D.M. 14-01-2008)............................................................. 1.4. Controllo accettazione acciaio............................................................................ 1.5. Materiali edifici in muratura............................................................................... 1.5.1.
Malte per murature........................................................................... 1.5.2.
Elementi resistenti in muratura........................................................ 1.6. Meccaniche delle murature................................................................................. 1.6.1.
Resistenza a compressione............................................................... 1.6.2.
Resistenze di progetto...................................................................... 1.7. Prove di accettazione per edifici in muratura .................................................... 1.7.1.
Controlli di accettazione................................................................... 1.7.2.
Prove di accettazione sulle malte
secondo la bozza delle nuove N.T.C. 2015...................................... 2. ELEMENTI STRUTTURALI IN CEMENTO ARMATO
E COSTRUZIONI DI MURATURA......................................................................... 2.1. Le travi................................................................................................................ 2.2.Pilastri................................................................................................................. 2.3. Nodi trave pilastro.............................................................................................. 2.4. Pareti in cemento armato.................................................................................... 2.5. Tamponamenti e strutture secondarie................................................................. 2.5.1.
Elementi secondari........................................................................... 2.5.2.
Verifica tamponamenti...................................................................... 2.5.3.
Effetti dei tamponamenti
sul comportamento strutturale.......................................................... 2.5.4.
Armature travi di accoppiamento..................................................... 2.6. Le scale............................................................................................................... 2.6.1.
Scala con trave a ginocchio e gradini a sbalzo................................ ˝
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59
IV
ZONE SISMICHE – PROGETTI E PRATICHE PER IL GENIO CIVILE
2.6.2.
Scala a soletta rampante................................................................... p. 60
2.7.Solai.................................................................................................................... ˝ 60
2.7.1.
Solai a nervature parallele................................................................ ˝ 61
2.7.2.
Verifica di deformabilità .................................................................. ˝ 63
2.7.3.
Solai a nervature incrociate.............................................................. ˝ 65
2.7.4.
Verifica per carichi concentrati......................................................... ˝ 65
2.7.5.
Verifica carichi orizzontali
distribuiti sui parapetti dei terrazzi................................................... ˝ 67
2.8. Le fondazioni...................................................................................................... ˝ 68
2.8.1.
Modello geotecnico.......................................................................... ˝ 69
2.8.2.
Carico di rottura del terreno............................................................. ˝ 69
2.8.3.
Criteri generali di progetto............................................................... ˝ 72
2.8.4.
Le onde sismiche.............................................................................. ˝ 72
2.8.5.
Fenomeni di liquefazione................................................................. ˝ 75
2.8.6.
Amplificazione locale del suolo ...................................................... ˝ 77
2.8.7.
Fondazioni superficiali..................................................................... ˝ 77
2.9. Fondazioni a plinto............................................................................................. ˝ 86
2.9.1.
Verifica al punzonamento
di lastre soggette a carichi concentrati............................................. ˝ 88
2.10. Collegamenti orizzontali tra fondazioni............................................................. ˝ 90
2.11. Fondazioni a trave rovescia................................................................................ ˝ 91
2.12.Platee................................................................................................................... ˝ 95
2.13.Cedimenti............................................................................................................ ˝ 95
2.13.1.
Cedimenti assoluti e differenziali ammissibili................................. ˝ 98
2.14. Cenni alle fondazioni indirette su pali................................................................ ˝ 99
2.14.1.
Ripartizione del carico in una palificata........................................... ˝ 101
2.14.2.
Sintesi normativa fondazioni su pali
punto §6.4.3 del D.M. 2008............................................................. ˝ 102
2.15. Costruzioni di muratura...................................................................................... ˝ 106
2.15.1.
Cordoli in cemento armato............................................................... ˝ 107
2.15.2.
Spessore dei muri e snellezza........................................................... ˝ 108
2.15.3.
Analisi strutturale............................................................................. ˝ 108
2.15.4.
Resistenza a compressione............................................................... ˝ 109
2.15.5.
Resistenze di progetto...................................................................... ˝ 112
2.15.6.
Verifiche agli stati limite ultimi........................................................ ˝ 113
2.15.7.
Verifiche agli stati limite di esercizio............................................... ˝ 120
2.15.8.
Metodi di analisi............................................................................... ˝ 121
3. DURABILITÀ DELLE OPERE
E SCELTA DEL COPRIFERRO MINIMO............................................................. 3.1. Classi di esposizione del calcestruzzo................................................................ 3.2. Classi di consistenza del calcestruzzo................................................................ ˝ 126
˝ 128
˝ 129
4. DISTANZA TRA COSTRUZIONI CONTIGUE..................................................... ˝ 134
V
INDICE
5. TIPOLOGIE STRUTTURALI
E RISOLUZIONE DELLO SCHEMA STATICO................................................... p. 136
5.1. Carichi verticali e masse..................................................................................... ˝ 137
5.1.1.
Pesi propri dei materiali strutturali................................................... ˝ 137
5.1.2.
Carichi permanenti non strutturali (G2)............................................ ˝ 137
5.1.3.
Elementi divisori interni (tramezzi)................................................. ˝ 137
5.1.4.
Carichi variabili................................................................................ ˝ 138
5.1.5.
Carico neve....................................................................................... ˝ 139
5.1.6.
Azione del vento............................................................................... ˝ 139
5.2. Combinazione delle azioni................................................................................. ˝ 144
5.3. Baricentro delle masse e delle rigidezze............................................................ ˝ 146
5.4. Il fattore di struttura............................................................................................ ˝ 150
5.5. Strutture a telaio.................................................................................................. ˝ 159
5.6. Strutture a pareti................................................................................................. ˝ 161
5.7. Strutture miste telaio-pareti................................................................................ ˝ 163
5.8. Strutture deformabili torsionalmente.................................................................. ˝ 163
5.9. Strutture a pendolo inverso................................................................................. ˝ 163
5.10. Criteri di progetto............................................................................................... ˝ 163
5.11. Regolarità delle strutture.................................................................................... ˝ 165
5.12. Dimensionamento e verifica degli elementi strutturali...................................... ˝ 167
5.12.1.
Cenni ai metodi di analisi................................................................. ˝ 168
5.12.2.
Altezza massima dei nuovi edifici.................................................... ˝ 175
6. EDIFICI SEMPLICI IN MURATURA:
VERIFICA SISMICA PER COSTRUZIONI IN ZONA 4...................................... 6.1. Analisi statica lineare secondo il D.M. 16-01-1996........................................... 6.2. Edifici semplici in muratura in zona sismica..................................................... 7. PROCEDURE DI PRESENTAZIONE PRATICHE GENIO CIVILE
E DOCUMENTAZIONE TECNICA DI PROGETTO............................................ 7.1. Documentazione................................................................................................. 7.2. Varianti sostanziali e non sostanziali al progetto............................................... 7.3. Opere di trascurabile importanza........................................................................ 7.4. Sistema informativo Genio Civile
– Trasmissione telematica delle pratiche............................................................ ˝ 176
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˝ 178
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˝ 191
8. ANALISI E VERIFICHE
CON L’AUSILIO DI CODICI DI CALCOLO........................................................ 8.1. Relazione di accettabilità dei risultati – Esempio di calcolo ............................ 8.2. La trave continua (equazioni dei tre momenti).................................................. ˝ 209
˝ 210
˝ 221
9. COLLAUDO STATICO IN CORSO D’OPERA..................................................... 9.1. Il collaudo statico .............................................................................................. 9.2. Controllo della resistenza del calcestruzzo in opera.......................................... ˝ 225
˝ 225
˝ 231
VI
9.3.
9.2.1.
Controlli distruttivi........................................................................... p. 231
Prove di carico.................................................................................................... ˝ 235
9.3.1.
Le prove con carichi distribuiti........................................................ ˝ 235
9.3.2.
Le prove con carichi concentrati...................................................... ˝ 235
9.3.3.
Le prove di carico sui pali di fondazione......................................... ˝ 235
10. COSTRUZIONI ESISTENTI
IN MURATURA E CEMENTO ARMATO.............................................................. 10.1. Criteri generali di progettazione......................................................................... 10.2. Valutazione della sicurezza................................................................................. 10.3. Classificazione degli interventi........................................................................... 10.3.1.
Intervento di adeguamento............................................................... 10.3.2.
Intervento di miglioramento............................................................. 10.3.3.
Riparazione o intervento locale........................................................ 10.4. Caratterizzazione meccanica dei materiali......................................................... 10.5. Livelli di conoscenza e fattori di confidenza...................................................... 10.6. I livelli di conoscenza
per costruzioni in cemento armato o acciaio (C8A.1.B.3)................................. 10.7. I livelli di conoscenza
per le costruzioni in muratura portante (C8A.1.A.4)......................................... 10.8. Costruzioni in cemento armato........................................................................... 10.8.1.
Stato limite di collasso..................................................................... 10.8.2.
Stato limite di salvaguardia della vita.............................................. 10.8.3.
Stato limite di esercizio.................................................................... 10.8.4.
Sintesi dei criteri di analisi e di verifica della sicurezza.................. 10.9. Criteri e tipi di intervento................................................................................... 10.10.Progetto dell’intervento...................................................................................... 10.11. Cenni alle tecniche di consolidamento............................................................... 10.11.1. Applicazione di lamine in acciaio
con la tecnica del “beton plaquè”
(rif. C8A.7.2 del D.M. 16-01-2008)................................................. 10.11.2. Rinforzo con fibre a matrice polimerica (FRP)
(rif. C8A.7.3 del D.M. 16-01-2008)................................................. 10.11.3. Incamiciatura con nuove armature
(rif. C8A.7.1 del D.M. 16-01-2008)................................................. 10.11.4. Interventi locali e di miglioramento
in edifici in cemento armato............................................................. 10.12.Costruzioni esistenti in muratura portante.......................................................... 10.12.1. Il rilievo geometrico e tipologico..................................................... 10.12.2. Diagnostica dello Stato Attuale........................................................ 10.12.3. Indagini non distruttive su murature esistenti.................................. 10.12.4.Endoscopia........................................................................................ 10.12.5. Termografia....................................................................................... 10.12.6. Martinetti piatti................................................................................. ˝
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276
VII
INDICE
10.12.7.
10.12.8.
10.12.9.
10.12.10.
10.12.11.
10.12.12.
10.12.13.
10.12.14.
10.12.15.
10.12.16.
10.12.17.
10.12.18.
10.12.19.
10.12.20.
10.12.21.
Prove soniche / ultrasoniche.............................................................. p. 278
Indagini sclerometriche.................................................................... ˝ 279
Prove di pull-out............................................................................... ˝ 280
Indagini con pacometro.................................................................... ˝ 280
Valori tabellari di normativa............................................................. ˝ 280
Interventi sulle murature in elevazione............................................ ˝ 282
Interventi di tipo “locale o di riparazione”....................................... ˝ 287
Apertura vani in pareti esistenti e calcolo cerchiature..................... ˝ 288
Interventi migliorativi soggetti a sole verifiche semplificate........... ˝ 291
Altri interventi di modesta entità
che si possono essere considerati come locali................................. ˝ 293
Interventi di sopraelevazione di edifici esistenti.............................. ˝ 300
Meccanismi locali di collasso per le murature................................. ˝ 304
Consolidamento delle fondazioni..................................................... ˝ 317
Tecniche di consolidamento di archi e volte in muratura................ ˝ 325
La “curva delle pressioni” – Metodo di Mèry................................. ˝ 332
APPENDICE....................................................................................................................... ˝ 335
ESTRATTO ABACO MURATURE – REGIONE TOSCANA – DIREZIONE
REGIONALE DELLE POLITICHE TERRITORIALI E AMBIENTALI SETTORE –
SERVIZIO SISMICO REGIONALE................................................................................... ˝ 350
INSTALLAZIONE DEL SOFTWARE INCLUSO......................................................... Note sul software incluso..................................................................................................... Requisiti hardware e software.............................................................................................. Installazione ed attivazione del software.............................................................................. ˝
˝
˝
˝
ELENCO DEI MODELLI PRESENTI NEL SOFTWARE........................................... ˝ 363
BIBLIOGRAFIA................................................................................................................ ˝ 371
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1
PREFAZIONE
Questa pubblicazione rappresenta la continuazione e l’approfondimento dei precedenti testi “Edifici antisismici in cemento armato” e “Zone sismiche – Progetti e pratiche per il Genio Civile”. Nel
testo si fa riferimento ad alcuni elementi tipici degli edifici in cemento armato e muratura secondo
il metodo agli stati limite, in osservanza delle Norme Tecniche di cui al D.M. 14 gennaio 2008 e
della Circolare n. 617 del 2 febbraio 2009.
Particolare attenzione è stata dedicata agli edifici nuovi ed esistenti in muratura ordinaria con
particolare riferimento al recupero edilizio.
Il volume analizza gli aspetti pratici e teorici della progettazione di edifici in c.a. e muratura
nuovi ed esistenti:
– materiali da utilizzare con riferimento alla durabilità delle opere e scelta del copriferro; controlli di accettazione in cantiere dei materiali per opere in c.a. e in muratura;
– travi: analisi tecnologica e statica di travi a spessore e travi ricalate o emergenti
– pilastri: analisi tecnologica e statica;
– pareti in cemento armato;
– scale: alcune tipologie ed elementi tecnologici, scale con travi a ginocchio e gradini a sbalzo,
scale a soletta rampante;
– solai: a soletta piena; prefabbricati; gettati in opera; con travetti in cemento armato o laterocemento con blocchi di alleggerimento (pignatte) gettati in opera o parzialmente prefabbricati;
solai a nervature incrociate
– fondazioni: aspetto geotecnico-meccanico dei terreni; aspetto tecnico-statico; cedimenti assoluti e differenziali; principali fondazioni dirette, travi rovesce, plinti, platee; cenni sulle
fondazioni su pali;
– elementi secondari quali: tamponamenti, verifiche locali nei solai;
– murature nuove ed esistenti;
– verifica sismica semplificata per edifici in muratura e per costruzioni in zona 4;
– giunti sismici e distanza tra costruzioni contigue;
– tipologie delle strutture in cemento armato e muratura con indicazione circa la soluzione dello
schema statico e di schemi semplificati come le travi continue; analisi dei carichi statici e
dinamici; fattore di struttura e spettro di progetto;
– interventi locali, di miglioramento o adeguamento sismico su costruzioni esistenti in cemento
armato e muratura;
– costruzioni esistenti in muratura, meccanismi locali di collasso, archi e volte.
Il testo analizza anche le procedure per la presentazione delle pratiche agli Uffici del Genio Civile
con l’indicazione della documentazione necessaria di progetto anche per via telematica.
Un capitolo è dedicato anche al collaudo statico in corso d’opera e alle procedure di indagine
sui materiali.
2
In appendice è riportato un prontuario con l’indicazione delle principali formule da utilizzare
nel progetto e verifica secondo il metodo agli Stati Limite Ultimi e di esercizio ed un abaco delle
murature esistenti.
Cascina(PI),novembre2015
Ing. Riccardo Mariotti
3
CAPITOLO 1
MATERIALI
t 1.1. Calcestruzzo
Il calcestruzzo si distingue in due categorie: calcestruzzo a composizione garantita e calcestruzzo
a prestazione garantita.
Il calcestruzzo a prestazione garantita può essere specificato dal progettista come una miscela
progettata con riferimento alle proprietà meccaniche richieste al calcestruzzo.
Il calcestruzzo a composizione richiesta o garantita può essere specificato, su richiesta della
Stazione Appaltante come miscela prescritta prescrivendo la composizione in base ai risultati di
prove preliminari effettuate secondo la procedura di seguito definita, o in base all’esperienza a lungo
termine acquisita su calcestruzzo simile.
Per il calcestruzzo a «miscela progettata» il progettista ha la responsabilità di specificare le prestazioni richieste ed ulteriori caratteristiche e per il quale il produttore è responsabile della fornitura
di una miscela conforme alle prestazioni richieste ed alle ulteriori caratteristiche.
Per miscela a composizione richiesta si intende un calcestruzzo del quale il progettista specifica la composizione della miscela ed i materiali da utilizzare. Il produttore è responsabile della
fornitura della miscela specificata così come richiesta, ma non risponde delle prestazioni effettive
della stessa.
Nel caso di calcestruzzo a composizione richiesta, occorre presentare una documentazione delle
prove preliminari effettuate, volte a garantire che la composizione richiesta sia adeguata per soddisfare tutti i requisiti riguardanti le prestazioni del calcestruzzo nella fase fresca ed indurita, tenendo
conto dei materiali componenti da utilizzare e delle particolari condizioni del cantiere.
I dati fondamentali per i calcestruzzi a prestazione garantita, da indicarsi in tutti i casi, comprendono:
a) classe di resistenza;
b) massima dimensione nominale degli aggregati;
c) prescrizioni sulla composizione del calcestruzzo a seconda della sua destinazione d’uso (per
esempio: classe di esposizione ambientale; calcestruzzo semplice o armato, normale o precompresso);
d) classe di consistenza.
Se del caso, dovranno essere determinate le seguenti caratteristiche, secondo le linee guida sul
calcestruzzo strutturale del Consiglio Superiore sui Lavori Pubblici:
1) caratteristiche del calcestruzzo indurito:
– resistenza alla penetrazione dell’acqua ai fini della permeabilità;
– resistenza ai cicli di gelo e disgelo;
– resistenza all’azione combinata del gelo e di agenti disgelanti;
– resistenza agli attacchi chimici;
– requisiti tecnici aggiuntivi.
4
2) caratteristiche della miscela:
– tipo di cemento;
– classe di consistenza;
– contenuto d’aria;
– sviluppo di calore durante l’idratazione;
– requisiti speciali riguardanti gli aggregati;
– requisiti speciali concernenti la resistenza alla reazione alcali silice;
– requisiti speciali riguardo alla temperatura del calcestruzzo fresco;
– requisiti tecnici aggiuntivi.
Nel caso di calcestruzzo preconfezionato, vanno considerate anche condizioni supplementari
relative al trasporto ed alle procedure di cantiere quali tempo e frequenza delle consegne, trasferimento per pompaggio ecc..
1.1.1. Calcestruzzo indurito
La resistenza a compressione del calcestruzzo viene espressa in termini di resistenza caratteristica, definita come quel valore al di sotto del quale viene a trovarsi dal punto di vista probabilistico
il 5% dell’insieme di tutti i possibili valori di resistenza misurati sul calcestruzzo in esame.
Classi di resistenza a compressione
Il calcestruzzo è classificato in base alla resistenza a compressione, espressa come resistenza
caratteristica Rck oppure fck. La resistenza caratteristica Rck viene determinata sulla base dei valori
ottenuti da prove a compressione a 28 giorni su cubi di 150 mm di lato; la resistenza caratteristica
fck, viene determinata sulla base dei valori ottenuti da prove a compressione a 28 giorni su cilindri
di 150 mm di diametro e 300 mm di altezza; i valori, espressi in N/mm2, risultano compresi in uno
dei seguenti campi:
– calcestruzzo non strutturale: C8/10 – C12/15;
– calcestruzzo ordinario: C16/20 – C45/55;
– calcestruzzo ad alte prestazioni: C50/60 – C60/75;
– calcestruzzo ad alta resistenza:
C70/85 – C100/115.
Non è ammesso l’uso di conglomerati di classe inferiore a C20/25 per costruzioni in zona sismica.
Per ciascuna classe di calcestruzzo impiegato devono essere conosciuti e riportati nelle relazioni
di calcolo i seguenti valori caratteristici:
– resistenza di calcolo a trazione (fctd); la resistenza a trazione del calcestruzzo dovrà essere
prescritta e misurata o come resistenza «indiretta» (per spacco, fct,sp, prova brasiliana; a
flessione, fct,fl, prova su tre punti; rispettivamente UNI 6135 e UNI 6130) o come resistenza
«diretta» (prova assiale, fct, RILEM CPC7 ovvero ISO 4108).
La resistenza media a trazione fctm, può anche essere espressa, in via approssimata, sempre a
28 giorni, dai risultati della prova di trazione indiretta, oppure tramite la seguente relazione
(FIP-CEB MC90 ed EC2):
fctm = 0,30 fck2/3 = 0,27 Rck2/3 (N/mm2). La resistenza caratteristica a trazione fctk può essere
assunta pari a fctk = 0.70 fctm.
– resistenza a rottura per flessione (fcfm);
– resistenza tangenziale di calcolo (tRd);
– modulo elastico normale (E);
5
1. MATERIALI
–
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–
–
modulo elastico tangenziale (G);
coefficiente di sicurezza allo Stato Limite Ultimo del materiale (gc);
resistenza cubica caratteristica del materiale (Rck);
coefficiente di omogeneizzazione;
peso specifico;
coefficiente di dilatazione termica.
1.1.2. Resistenze caratteristiche a compressione di calcolo
La deformazione massima ec max è assunta pari a 0,0035.
Per il calcestruzzo la resistenza di calcolo a compressione, fcd, è:
fcd = acc · fck / gC
dove:
– acc è il coefficiente riduttivo per le resistenze di lunga durata pari a 0,85;
– gc è il coefficiente parziale di sicurezza relativo al calcestruzzo pari a 1,5;
– fck è la resistenza caratteristica cilindrica a compressione del calcestruzzo a 28 giorni. La
resistenza caratteristica cilindrica fck del conglomerato è data da fck = 0,83 · Rck essendo Rck la
resistenza caratteristica cubica a compressione.
I diagrammi costitutivi del calcestruzzo sono adottati in conformità alle indicazioni riportate al
punto 4.1.2.1.2.2 del D.M. 14-01-2008; in particolare per le verifiche effettuate a pressoflessione
retta e pressoflessione deviata dovrà essere adottato nei calcoli uno dei modelli riportati in figura 1.
Figura 1. Diagrammi di calcolo tensione/deformazione del calcestruzzo
1.1.3. Fattori che influenzano la resistenza del calcestruzzo
– Quantità di cemento: la resistenza del calcestruzzo aumenta quasi proporzionalmente al quantitativo di cemento impiegato; tuttavia dosi eccessive normalmente maggiori di 500 kg/m3
sono inutili o addirittura possono risultare dannose.
– Composizione degli aggregati: gli aggregati devono essere di buona qualità, puliti e dosati
accuratamente. Per ottenere un buon calcestruzzo la miscela di aggregati deve avere una
6
–
–
–
–
corretta granulometria, ottenuta mescolando in proporzioni opportune aggregati di tipo diverso. Gli inerti formano lo scheletro solido portante del calcestruzzo e ne costituiscono la
percentuale prevalente in peso e volume: la loro qualità è determinante per la buona riuscita
del calcestruzzo. Per minimizzare il volume dei vuoti nell’impasto, si devono usare aggregati
di diverso diametro:
– aggregati a grana grossa (ghiaia o pietrisco);
– aggregati a grana fine (sabbia).
Il controllo della granulometria viene fatto tracciando la curva granulometrica della miscela,
(curva o fuso di “Fuller”) che si ottiene riportando in un diagramma, in funzione del diametro, la percentuale in peso degli aggregati passanti in crivelli con fori di diametro crescente.
Un criterio valido per giudicare della qualità della curva consiste nel verificare che essa sia
contenuta all’interno di una zona.
Rapporto acqua/cemento (A/C): per la presa del calcestruzzo sono necessari circa 40 litri di
acqua per ogni 100 kg di cemento, ma per rendere il calcestruzzo lavorabile questa quantità
deve aumentare a circa il doppio. Tuttavia, come noto, all’aumentare del rapporto acqua/
cemento la resistenza meccanica del calcestruzzo diminuisce drasticamente. È bene allora
tenere un rapporto acqua/cemento paria 0,5 che media la necessità di avere un calcestruzzo
lavorabile e di ottima resistenza meccanica. All’occorrenza si può ricorrere all’aggiunta di
fluidificanti per migliorare la lavorabilità e tenere valori più bassi del rapporto (A/C).
Acqua di impasto: è l’acqua che combinandosi con il cemento nel fenomeno dell’idratazione
(reazione chimica esotermica), dà luogo alla “presa” che trasforma l’impasto in una massa
solida. Terminata la fase di presa inizia la fase di indurimento. L’acqua da usare nell’impasto deve essere il più possibile pura, è consigliabile l’uso di acqua potabile. Devono essere
evitate acque contenenti percentuali elevate di solfati e le acque contenenti rifiuti di origine
organica o chimica. La presenza di impurità infatti interferisce con la presa, provocando una
riduzione della resistenza del conglomerato.
Additivi: fluidificanti, antigelo, ritardanti di presa, ecc..
Condizioni ambientali durante la maturazione: la velocità della presa del cemento aumenta
rapidamente con la temperatura. Il caldo secco e la diretta esposizione al sole sono dannosi,
perché producono l’evaporazione dell’acqua superficiale. È buona norma in estate mantenere
il getto in estate coperto e bagnato. Il freddo rallenta la presa. Se l’acqua gela, la formazione
del ghiaccio interrompe il processo e la dilatazione dovuta al ghiaccio rompe i legami già
formati. I processi chimici della presa del cemento si protraggono per anni e le prestazioni
meccaniche variano di conseguenza. Le condizioni di umidità durante la stagionatura influenzano la resistenza finale del calcestruzzo. Una maturazione accelerata del getto può essere
ottenuta con trattamenti con vapore ad alta temperatura in tal modo a 24 ore si hanno già
resistenze dell’ordine del 60% delle resistenze a 28 giorni con normale maturazione; questo
tipo di maturazione è tipico degli elementi prefabbricati.
t 1.2. Acciaio
La norma UNI EN 10027-1 fissa i sistemi di designazione alfanumerica degli acciai.
La designazione in base all’impiego ed alle caratteristiche meccaniche o fisiche (gruppo 1) prevede che l’acciaio strutturale sia definitivo con una sigla alfanumerica la cui prima è:
7
1. MATERIALI
– B: per acciaio da utilizzare per le opere in calcestruzzo armato ordinario;
– Y: per acciaio da utilizzare per le opere in calcestruzzo armato precompresso;
– S: per acciaio da utilizzare per le carpenterie metalliche.
Di seguito alla sigla viene riportato il valore della tensione di snervamento minima in N/mm2
(MPa). Infine la sigla riporta altre lettere che individuano le caratteristiche della acciaio ad esempio
per gli acciai da carpenteria può essere riportato:
– JR: acciaio con resilienza minima di 27 J a 20 °C;
– KR: acciaio con resilienza minima di 40 J a 20 °C.
Ad esempio una sigla S235JR indica un acciaio da carpenteria metallica con tensione di snervamento di 235 N/mm2 e resilienza non inferiore a 27.
Il D.M. 14-01-2008, in riferimento all’acciaio da cemento armato normale (figura 2), o acciaio
per armatura lenta, prevede l’utilizzo solo delle seguenti classi di acciaio ad aderenza migliorata:
– B450C (acciaio laminato a caldo): caratterizzato da una tensione di rottura non inferiore a
540 N/mm2, da una tensione di snervamento non inferiore a 450 N/mm2 e da un allungamento
totale a carico massimo non inferiore al 7%;
– B450A (acciaio trafilato a freddo): caratterizzato da una tensione di rottura non inferiore a
540 N/mm2, da una tensione di snervamento non inferiore a 450 N/mm2 e da un allungamento
totale a carico massimo non inferiore al 3%. Questo tipo di acciaio ha pertanto minore duttilità
rispetto al precedente.
La normativa prevede inoltre per l’acciaio B450A una tensione di progetto fyd inferiore a quella
dell’acciaio B450C.
Per l’acciaio B450C la tensione di snervamento fyk viene divisa per il solo coefficiente parziale
di sicurezza dell’acciaio γf = 1,15 secondo la formula: fyd = fyk / γf mentre per il B450A anche per un
ulteriore coefficiente di modello γe = 1,20 secondo la formula: fyd = fyk / (γf · γe).
Figura 2. Diagrammi di calcolo tensione/deformazione acciaio
Il D.M. 14-01-008 prevede le seguenti tipologie di acciaio da cemento armato ordinario:
– barre: in acciaio tipo B 450 C (6 mm ≤ Ø ≤ 50 mm) e tipo B 450 A (5 mm ≤ Ø ≤ 10 mm);
– rotoli: in acciaio tipo B 450 C (Ø ≤ 16 mm) e tipo B 450 A (Ø ≤ 10 mm);
– reti e tralicci elettrosaldati: in acciaio tipo B 450 C (6 mm ≤ Ø ≤ 16 mm) e tipo B 450 A
(5 mm ≤ Ø ≤ 10 mm).
21
CAPITOLO 2
ELEMENTI STRUTTURALI IN CEMENTO ARMATO
E COSTRUZIONI DI MURATURA
t 2.1. Le travi
Le travi in cemento armato si dividono in travi in spessore e travi ricalate o emergenti. Le travi
in spessore sono contenute all’interno dello spessore del solaio. Nei calcoli di solito si considera la
sezione di tipo rettangolare. La trave ricalata potrebbe assumere anche la forma a T o ad L quando
il momento è positivo e la trave risulta tesa nella parte inferiore. Secondo la normativa vigente in
fase di progettazione occorre tenere presente che le travi di norma debbono essere ricalate avendo
le travi in spessore delle forti limitazioni geometriche, come descritto in seguito.
La scelta del tipo di trave è influenzata non solo da esigenze statiche ma anche dalle scelte architettoniche, tipologiche e funzionali. Ne deriva che fin dalla fase del cosiddetto progetto architettonico
occorre prevedere la struttura portante nelle sue linee essenziali redigendo in definitiva un progetto
non solo architettonico ma esecutivo tramite il quale poter passare al progetto definitivo senza troppi
stravolgimenti all’idea iniziale.
Già in fase di progettazione architettonica dovrà allora essere ben chiaro quale sarà il sistema
portante del fabbricato con l’impostazione di massima della carpenteria che consenta di sopportare
le azioni sismiche orizzontali in entrambe le direzioni principali dello stesso. Cercare in questa fase
forme il più possibile regolari, compatte e simmetriche come da sempre hanno suggerito le varie
normative sismiche che si sono susseguite negli anni.
La soluzione ottimale, più teorica che pratica per edifici, sarebbe avere pilastri quadrati e travi
ricalate, dette anche ribassate o a stecca, in entrambe le direzioni con pilastri disposti secondo una
maglia regolare in entrambe le direzioni principali del fabbricato. La resistenza all’azione sismica
è affidata agli elementi più rigidi e quindi all’insieme costituito da travi ricalate e da pilastri con
lato maggiore nella direzione di queste. Si dovrà allora aver cura di disporre in pianta i pilastri
allungati in entrambe le direzioni del fabbricato e stesso ragionamento anche per le travi ricalate
(vedi figura 3).
Luci consigliabili per strutture orizzontali
Solo con carichi verticali
[m]
Carichi verticali
e azione sismica [m]
Solai
7,00
6,00
Sbalzi
2,50
2,00
Trave ricalata o rialzata
6,00
5,50
Trave in spessore di solaio
5,00
4,50
Elemento
22
Figura 3. Disposizione in pianta di travi e pilastri
Il disegno della carpenteria esecutiva deve essere propedeutico al calcolo strutturale assegnando
la posizione di travi e pilastri con dimensioni dedotte o dall’esperienza o da schemi semplificati di
calcolo. Per esempio si potrà fare un predimensionamento delle travi attraverso le aree di carico
considerando i soli carichi verticali. Alla fine di questo primo dimensionamento di massima si avrà
a disposizione il disegno della carpenteria in formato DWG o DXF che sarà la base per l’input del
calcolo strutturale definitivo.
Sollecitazioni di calcolo
I momenti flettenti di calcolo, da utilizzare per il dimensionamento o verifica delle travi, sono
quelli ottenuti dall’analisi globale della struttura per le combinazioni di carico considerati.
Al fine di escludere la formazione di meccanismi inelastici dovuti al taglio, le sollecitazioni di
taglio di calcolo VEd si ottengono sommando il contributo dovuto ai carichi gravitazionali agenti sulla
trave, considerata incernierata agli estremi, alle sollecitazioni di taglio corrispondenti alla formazione
delle cerniere plastiche nella trave e prodotte dai momenti resistenti MRd delle due sezioni di plasticizzazione (generalmente quelle di estremità), amplificati del fattore di sovraresistenza gRd assunto
pari, rispettivamente, ad 1,20 per strutture in CD “A”, ad 1,00 per strutture in CD “B” (figura 4).
2. ELEMENTI STRUTTURALI IN CEMENTO ARMATO E COSTRUZIONI DI MURATURA
23
–
–
Figura 4. Sollecitazioni di calcolo
Con riferimento alla figura 4 si ricava il taglio massimo:
VEd,max = {[gRd · MRA + gRd · MRB] / l + [(g + y2 · qK) · l] / 2}
Per ciascuna direzione e ciascun verso di applicazione delle azioni sismiche, si considerano
due valori di sollecitazione di taglio, massimo e minimo, ipotizzando rispettivamente la presenza e
l’assenza dei carichi variabili e momenti resistenti MRd, da assumere in ogni caso di verso concorde
sulla trave. Nei casi in cui le cerniere plastiche non si formino nella trave ma negli elementi che
la sostengono, le sollecitazioni di taglio sono calcolate sulla base della resistenza di questi ultimi.
I momenti resistenti sono da calcolare sulla base delle armature flessionali effettivamente presenti, compreso il contributo di quelle poste all’interno della larghezza collaborante di eventuali
solette piene, se ancorate al di fuori della campata in esame.
Le barre longitudinali in assenza di azioni orizzontali sono di norma sovrapposte sui pilastri in
quanto in tali sezioni le travi sono soggette a momento negativo.
24
Tale disposizione delle armature non è corretta in zona sismica perché per effetto dei carichi
orizzontali esiste la possibilità, specie per travi debolmente caricate dai carichi verticali, che il
momento in prossimità dei pilastri, per effetto dell’azione sismica orizzontale, si inverta passando
alternativamente da positivo a negativo.
Le barre longitudinali inferiori allora non devono essere interrotte sui pilastri ma prolungate oltre
questi per una lunghezza almeno pari a quella di ancoraggio della barra.
Proprio per questo motivo la normativa attuale impone che le armature longitudinali delle travi
devono attraversare i nodi senza ancorarsi o giuntarsi per sovrapposizione in essi.
La larghezza collaborante è da assumersi uguale alla larghezza del pilastro bc (vedi figura 5) su
cui la trave confluisce più:
– due volte l’altezza della soletta da ciascun lato, nel caso di travi confluenti in pilastri interni
(vedi figure 5a e 5b);
– due o quattro volte l’altezza della soletta da ciascun lato in cui è presente una trave trasversale
di altezza simile, nel caso di travi confluenti rispettivamente in pilastri esterni o interni (vedi
figure 5c e 5d).
Figura 5. Larghezza collaborante delle travi
Flessione
Verifica a flessione agli Stati Limite Ultimi sezione rettangolare con armatura semplice di base
b ed altezza h
Ipotizzando:
ss = fyd ec = ecu = – 3,5‰
si può progettare l’armatura in trazione con As = MEd / (0,9 · d · fyd).
Per il controllo della duttilità della sezione è in genere bene che risulti:
– x/d ≤ 0,45 per calcestruzzo con resistenza fino a C35/45;
– x/d ≤ 0,35 per calcestruzzo con resistenza maggiore o uguale a C40/50.
eyd < es
2. ELEMENTI STRUTTURALI IN CEMENTO ARMATO E COSTRUZIONI DI MURATURA
25
Figura 6. Trave rettangolare in armatura semplice
Nel calcolo di verifica (vedi figura 6) si conoscono le caratteristiche geometriche della sezione
e le caratteristiche meccaniche dei materiali, l’area dell’armatura metallica tesa As (armatura in
compressione As′ = 0) e il momento di progetto MEd.
Occorre determinare il momento resistente di calcolo MRd della sezione e controllare che risulti:
MEd ≤ MRd
Nei calcoli si ipotizza che il diagramma delle deformazioni presenta una variazione lineare (le
sezioni si mantengono piane durante la deformazione), mentre per le tensioni di compressione nel
calcestruzzo si considera il solito diagramma parabola-rettangolo.
La risultante delle tensioni di trazione (S) passa per il baricentro delle armature tese, mentre la
risultante delle tensioni di compressione (C) passa per il baricentro del diagramma che dista dalla
corda superiore compressa della sezione della quantità dG = a · x.
Il braccio della coppia resistente interna, formata dalle due forze uguali ed opposte C e S, risulta
quindi: z = (d – a · x).
Determinazione dell’asse neutro
La posizione dell’asse neutro si ottiene imponendo la condizione di equilibrio alla traslazione
orizzontale, ossia: C = S. Ed essendo:
C = – b1 · fcd · x · b;
S = AS · fyd
dove il coefficiente b1 assume il valore costante di circa 0,81 ed il coefficiente a di 0,416.
Sostituendo si ottiene: x = (AS · fyd) / (0,81 · fcd · b).
Determinazione dell’allungamento unitario dell’acciaio
Considerando i triangoli rettangoli simili del diagramma delle dilatazioni si ha:
da cui:
dove:
– ec = – 3,5‰.
ec : x = es : [(d – x)]
es = ec · [(d – x) / x]
126
CAPITOLO 3
DURABILITÀ DELLE OPERE
E SCELTA DEL COPRIFERRO MINIMO
Con riferimento al §4.1.6.1.3 delle NTC, al fine della protezione delle armature dalla corrosione
il valore minimo dello strato di ricoprimento di calcestruzzo (copriferro) deve rispettare quanto
indicato in Tabella 12, nella quale sono distinte le tre condizioni ambientali riportate nella tabella
4.1.IV delle N.T.C. I valori sono espressi in mm e sono distinti in funzione dell’armatura, barre da
c.a. o cavi aderenti da c.a.p. (fili, trecce e trefoli), e del tipo di elemento, a piastra (solette, pareti, …)
o monodimensionale (travi, pilastri, …).
A tali valori di tabella vanno aggiunte le tolleranze di posa, pari a 10 mm o minore, secondo
indicazioni di norme di comprovata validità.
I valori della Tabella 12 si riferiscono a costruzioni con vita nominale di 50 anni (Tipo 2 secondo
la Tabella 2.4.I delle NTC). Per costruzioni con vita nominale di 100 anni (Tipo 3 secondo la citata
Tabella 2.4.I) i valori della Tabella C4.1.IV vanno aumentati di 10 mm. Per classi di resistenza
inferiori a Cmin i valori della tabella sono da aumentare di 5 mm. Per produzioni di elementi sottoposte a controllo di qualità che preveda anche la verifica dei copriferri, i valori della tabella possono
essere ridotti di 5 mm. Per acciai inossidabili o in caso di adozione di altre misure protettive contro
la corrosione e verso i vani interni chiusi di solai alleggeriti (alveolari, predalles, ecc.), i copriferri
potranno essere ridotti in base a documentazioni di comprovata validità.
Tabella 12. Copriferri minimi in mm
Barre da c.a.
Elementi a piastra
Cmin
C0
C25/30 C35/45
C28/35 C40/50
C35/45 C45/55
Ambiente
ordinario
aggressivo
molto
aggressivo
Barre da c.a.
Altri elementi
Cavi da c.a.p.
Elementi a piastra
Cavi da c.a.p.
Altri elementi
C ≥ C0 Cmin ≤ C ≤ C0 C ≥ C0 Cmin ≤ C ≤ C0 C ≥ C0 Cmin ≤ C ≤ C0 C ≥ C0 Cmin ≤ C ≤ C0
15
20
20
25
25
30
30
35
25
30
30
35
35
40
40
45
35
40
40
45
45
50
50
50
Il copriferro nominale di progetto, da indicare obbligatoriamente sui grafici di progetto, è dato da:
Cnom = Cmin + ΔCdev
dove:
– Cnom = valore nominale di progetto;
– Cmin = valore minimo del copriferro;
– ΔCdev = la tolleranza di esecuzione relativa al copriferro.
Il valore della tolleranza di esecuzione ΔCdev, è assunto di norma pari a 10 mm, ma se in cantiere
si prevedono controlli di qualità che comportano la misura dei copriferri, può assumersi ΔCdev = 5 mm.
127
3. DURABILITÀ DELLE OPERE E SCELTA DEL COPRIFERRO MINIMO
Nel caso si prevedono particolari controlli di qualità e la possibilità di poter scartare gli elementi
strutturali con copriferro non conforme (è il caso in cui si usano elementi prefabbricati), può assumersi Δcdev = 0.
Il valore minimo del copriferro è dato da:
Cmin = Max (Cmin,b; Cmin,dur; 10 mm)
dove:
– Cmin,b = copriferro minimo necessario per l’aderenza delle armature;
– Cmin,dur = copriferro minimo correlato alle condizioni ambientali (durabilità).
Il valore di Cmin,b è da assumersi pari al diametro della barra. Se la dimensione dell’inerte è più
grande di 32 mm, il valore di Cmin,b deve essere maggiorato di 5 mm.
Le dimensioni minima da assumere per il copriferro in relazione alle condizioni ambientali
(Cmin,dur), sono funzione della classe strutturale e della classe ambientale e si ricavano dalla tabella
13 ripresa dall’Eurocodice 2 che qui si riporta.
Tabella 13. Copriferro minimo richiesto mm
Classe
strutturale
S1
S2
S3
S4
S5
S6
X0
10
10
10
10
15
20
XC1
10
10
10
15
20
12
Classi di esposizione ambientale
XC2/XC3
10
15
20
25
30
35
XC4
15
XD1/XS1
20
25
30
35
40
20
25
30
35
40
45
XD2/XS2
25
30
35
40
45
50
XD3/XS3
30
35
40
45
50
55
La classe strutturale da prendere normalmente a riferimento per gli edifici è la S4 (vita media
di progetto della struttura 50 anni). A partire dalla classe strutturale di progetto della struttura, per
il dimensionamento del copriferro minimo può farsi riferimento ad altre classe strutturali qualora
sussistano le condizioni riportate nella tabella 14.
Tabella 14. Classe strutturale
Criteri
X0
XC1
XC2/XC3
XC4
XD1/XS1
XD2/XS2
XD3/XS3
Incrementa Incrementa Incrementa Incrementa Incrementa Incrementa Incrementa
Vita
la classe
la classe
la classe
la classe
la classe
la classe
la classe
di progetto
di 100 anni
di 2
di 2
di 2
di 2
di 2
di 2
di 2
Classe di
resistenza
Parti
strutturali
con
geometria
a piastra
≥ C30/37
Riduci
classe di 1
≥ C30/37
Riduci
classe di 1
≥ C35/40
Riduci
classe di 1
≥ C40/50
Riduci
classe di 1
≥ C40/50
Riduci
classe di 1
≥ C40/50
Riduci
classe di 1
≥ C45/55
Riduci
classe di 1
Riduci
classe di 1
Riduci
classe di 1
Riduci
classe di 1
Riduci
classe di 1
Riduci
classe di 1
Riduci
classe di 1
Riduci
classe di 1
[segue]
128
Criteri
X0
XC1
XC2/XC3
XC4
XD1/XS1
XD2/XS2
XD3/XS3
Incrementa Incrementa Incrementa Incrementa Incrementa Incrementa Incrementa
Vita
la classe
la classe
la classe
la classe
la classe
la classe
la classe
di progetto
di 100 anni
di 2
di 2
di 2
di 2
di 2
di 2
di 2
Speciali
controllo di
qualità sui
calcestruzzi
Riduci
classe di 1
Riduci
classe di 1
Riduci
classe di 1
Riduci
classe di 1
Riduci
classe di 1
Riduci
classe di 1
Riduci
classe di 1
Il calcestruzzo è classificato in classi di resistenza in base alla resistenza a compressione, espressa
come resistenza caratteristica Rck oppure fck. La resistenza caratteristica Rck viene determinata sulla
base dei valori ottenuti da prove di compressione monoassiale su provini cubi di 150 mm di lato,
maturati 28 giorni; la resistenza caratteristica fck viene determinata invece utilizzando provini cilindrici di 150 mm di diametro e 300 mm di altezza.
Le norme UNI EN 206 – 2006 e UNI 11104:2004, che sono state recepite dal D.M. 14-01-2008,
attualmente in vigore e pertanto sono divenute cogenti anche dal punto di vista legale per tutte le
opere in c.a., e c.a.p. regolamentate dalla Legge n. 1086/1971, individuano per i calcestruzzo normale e pesante (per il calcestruzzo leggero si vedano le norme) le seguenti classi: – C8/10 – C12/15
– C16/20 – C20/25 – C25/30 – C28/35 – C30/37 – C32/40 – C35/45 – C40/50 – C45/55 – C50/60
– C55/67 – C60/75 – C70/85 – C80/95 – C90/105 – C100/115.
Per ogni classe di resistenza, il primo dei valori rappresenta fck e il secondo Rck, ambedue espressi
N/mm2. In base ai valori della resistenza caratteristica a compressione, i calcestruzzi sono suddivisi
nei seguenti campi:
– calcestruzzo non strutturale: C8/10 – C12/15;
– calcestruzzo ordinario (NSC): C16/20 C45/55;
– calcestruzzo ad alte prestazioni (HPC): C50/60 – C60/75;
– calcestruzzo ad alta resistenza (HSC): C70/85 – C100/115.
t 3.1. Classi di esposizione del calcestruzzo
Le norme UNI EN 206-2006 e UNI 11104:2004 introducono 6 classi di esposizione per il
calcestruzzo strutturale (dove oltre al massimo rapporto a/c e al minimo contenuti di cemento
viene indicata anche la minima classe di resistenza), tali classi sono state riportate anche nelle
Linee Guida sul Calcestruzzo strutturale edite dal Servizio Tecnico Centrale della Presidenza del
Consiglio Superiore dei LL.PP.:
– Assenza di rischio di corrosione dell’armatura – X0.
– Corrosione delle armature indotta da carbonatazione:
– XC1 – asciutto o permanentemente bagnato: a / cmax = 0,60; dosaggio minimo di cemento
(kg/m3) = 300; minima classe di resistenza: C25/30;
– XC2 – bagnato, raramente asciutto: a / cmax = 0,60; dosaggio minimo di cemento (kg/m3)
= 300; minima classe di resistenza: C25/30;
– XC3 – umidità moderata: a / cmax = 0,55; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 320;
minima classe di resistenza: C28/35;
– XC4 – ciclicamente asciutto e bagnato: a / cmax = 0,50; dosaggio minimo di cemento (kg/
m3) = 340; minima classe di resistenza: C32/40.
3. DURABILITÀ DELLE OPERE E SCELTA DEL COPRIFERRO MINIMO
129
– Corrosione delle armature indotta da cloruri esclusi quelli provenienti dall’acqua di mare:
– XD1 – umidità moderata: a / cmax = 0,55; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 320;
minima classe di resistenza: C28/35;
– XD2 – bagnato, raramente asciutto: a / cmax = 0,50; dosaggio minimo di cemento (kg/m3)
– XD3 – ciclicamente bagnato e asciutto: a / cmax = 0,45; dosaggio minimo di cemento (kg/
m3) = 360; minima classe di resistenza: C35/45.
– Corrosione delle armature indotta da cloruri presenti nell’acqua di mare:
– XS1 – esposto alla salsedine marina ma non direttamente in contatto con l’acqua di mare:
a / cmax = 0,45; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 340; minima classe di resistenza:
C32/40;
– XS2 – permanentemente sommerso: a / cmax = 0,45; dosaggio minimo di cemento (kg/m3)
– XS3 – zone esposte agli spruzzi o alla marea: a / cmax = 0,45; dosaggio minimo di cemento
(kg/m3) = 360; minima classe di resistenza: C35/45.
– Attacco dei cicli di gelo/disgelo con o senza disgelanti:
– XF1 – moderata saturazione d’acqua, in assenza di agente disgelante: a / cmax = 0,50;
dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 320; minima classe di resistenza: C32/40;
– XF2 – moderata saturazione d’acqua, in presenza di agente disgelante: a / cmax = 0,50;
– XF3 – elevata saturazione d’acqua, in assenza di agente disgelante: a / cmax = 0,50; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 340; minima classe di resistenza: C25/30;
– XF4 – elevata saturazione d’acqua, con presenza di agente antigelo oppure acqua di mare:
a / cmax = 0,45; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 360; minima classe di resistenza:
C28/35.
– Attacco chimico (da parte di acque del terreno e acque fluenti):
– XA1 – ambiente chimicamente debolmente aggressivo (UNI EN 206-1: a / cmax = 0,55;
– XA2 – ambiente chimicamente moderatamente aggressivo (UNI EN 206-1): a / cmax
= 0,50; dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 340; minima classe di resistenza: C32/40;
– XA2 – ambiente chimicamente fortemente aggressivo (UNI EN 206-1): a / cmax = 0,45;
dosaggio minimo di cemento (kg/m3) = 360; minima classe di resistenza: C35/45.
Le classi di resistenza minime (N/mm2) sono espresse con due valori, riferiti il primo a provini
cilindrici di diametro 150 mm ed altezza 300 mm (fck)e il secondo a provini cubici di spigolo pari a
150 mm (Rck). In letteratura, la classe di esposizione ambientale viene indicata con Dck, in analogia
alla classe di resistenza che viene comunemente indicata con Rck (vedi tabella 15).
t 3.2. Classi di consistenza del calcestruzzo
La lavorabilità del calcestruzzo fresco, designata con il termine consistenza dalla normativa vigente, è un indice delle proprietà e del comportamento del calcestruzzo nell’intervallo di tempo tra
la produzione e la compattazione dell’impasto in situ nella cassaforma. Secondo le norme UNI EN
206 – 2006 e UNI 11104:2004, la consistenza deve essere determinata mediante le seguenti prove
dai cui risultati vengono definite le classe di consistenza del calcestruzzo.
130
Tabella 15. Classi di esposizione ambientale secondo UNI EN 206-1
Classe di
esposizione
ambientale
Descrizione
dell’ambiente
di esposizione
Contenuto
minimo
A/C
massimo di cemento
kg/m3
Esempi
di condizioni
ambientali
UNI 9858
Cls per interni di edifici
con umidità dell’aria
molto bassa
1
–
Rck
minima
N/mm2
Contenuto
minimo
di aria %
Copriferro
minimo
mm
C12/15
–
15
1. Assenza di rischio di corrosione o attacco
X0
Molto secco
2. Corrosione delle armature per effetto della carbonatazione
XC1
Cls per interni di edifici
Secco o permanentemente
con umidità relativa bassa
bagnato
o immerso in acqua
2a
0,65
260
C20/25
–
20
XC2
Bagnato, raramente secco
Superfici in cls a contatto
con acqua per lungo
tempo es. fondazioni
2a
0,60
280
C25/30
–
20
XC3
Umidità moderata
Cls per interni con
umidità relativa moderata
o alta e cls all’esterno
protetto
dalla pioggia
5a
0,55
280
C30/37
–
30
XC4
Ciclicamente bagnato ed
asciutto
Superfici in cls a contatto
con l’acqua, non nella
classe XC2
4a, 5b
0,50
300
C30/37
–
30
3. Corrosione delle armature per effetto dei cloruri esclusi quelli provenienti dall’acqua di mare
XD1
Umidità moderata
Superfici in cls esposte a
nebbia salina
5a
0,55
300*
C30/37
–
30
XD2
Bagnato, raramente
asciutto
Piscine; cls esposto
ad acque industriali
contenenti cloruri
4a, 5b
0,55
300
C30/37
–
30
5c
0,45
320
C35/45
–
40
4a, 5b
0,50
300
C30/37
–
30
XD3
Parti di ponti esposte
Ciclicamente bagnato ed
a spruzzi contenenti
asciutto
cloruri, pavimentazioni di
parcheggi
4. Corrosione delle armature indotta da cloruri presenti nell’acqua di mare
XS1
Esposto alla nebbia salina Strutture prossime o sulla
ma non all’acqua di mare
costa
XS2
Permanentemente
sommerso
Parti di strutture marine
5c
0,45
320
C35/45
–
40
XS3
Zone esposte alle onde
o alla marea
Parti di strutture marine
5c
0,45
340
C35/45
–
40
2b
0,55
300
C30/37
–
30
C25/30
4,0 e
aggregati
resistenti
al gelo/
disgelo
30
C30/37
4,0 e
aggregati
resistenti
al gelo/
disgelo
30
5. Attacco dei cicli di gelo/disgelo con o senza sali disgelanti
XF1
Moderata saturazione
d’acqua in assenza
di sali disgelanti
Superfici verticali in cls
esposte alla pioggia
e al gelo
XF2
Moderata saturazione
d’acqua in presenza di
sali disgelanti
Superfici verticali in
cls di strutture stradali
esposte al gelo e nebbia
dei sali disgelanti
XF3
Elevata saturazione
d’acqua in assenza di sali
disgelanti
Superfici orizzontali in
cls esposte alla pioggia
e al gelo
3, 4b
2b
0,55
0,50
300
320
[segue]
134
CAPITOLO 4
DISTANZA TRA COSTRUZIONI CONTIGUE
La distanza tra costruzioni contigue deve essere tale da evitare fenomeni di “martellamento” e
comunque non può essere inferiore alla somma degli spostamenti massimi determinati per lo SLV,
calcolati per ciascuna costruzione con analisi lineare o analisi non lineare; in ogni caso la distanza
tra due punti che si fronteggiano non può essere inferiore ad 1/100 della quota dei punti considerati
misurata dal piano di fondazione, moltiplicata per (ag · S / 0,5 · g) ≤ 1.
Qualora non si eseguano calcoli specifici, lo spostamento massimo di una costruzione non isolata
alla base, può essere stimato in 1/100 dell’altezza della costruzione moltiplicata per ag · S / 0,5 · g.
DH = (H / 100) · (ag · S / 0,5 g)
dove:
– H è l’altezza della costruzione misurata dal piano di fondazione.
Durante il fenomeno del “martellamento” le oscillazioni che gli edifici hanno durante il terremoto non sono più “libere” nel loro movimento ma si modificano in base alle ripetute collisioni;
in generale, gli spostamenti in corrispondenza dell’interfaccia delle strutture (del punto di contatto
delle strutture) diminuiscono a causa degli impatti mentre gli spostamenti ai lati opposti aumentano
a causa dell’ulteriore danneggiamento e della perdita di resistenza degli elementi strutturali.
L’effetto del “martellamento”, per le due strutture che vengono in collisione è che le forze di
taglio vengano distribuite in maniera diversa cambiando lo “scenario” di danneggiamento rispetto
al caso di oscillazioni libere.
Ne deriva che nel caso di due edifici contigui vada sempre previsto il giunto sismico, come
ad esempio nella costruzione di un fabbricato in aderenza ad un altro esistente o nel caso in cui si
intenda ampliare un fabbricato esistente senza alterare la sua struttura originaria.
Esempio di dimensionamento di un giunto sismico
Espressioni di SS e CC
Categoria sottosuolo
SS
CC
D
1,00 ≤ 2,40 – (1,50 · F0 ag / g) ≤ 1,80
1,05 · (TC*)–0,33
Valori massimi del coefficiente di amplificazione topografica
Categoria sottosuolo
Ubicazione dell’opera e dell’intervento
ST
T1
Terreno pianeggiante
1,0
Per SLV
Ag = 0,1269 = ag / g
F0 = 2,508
dove per SLV è SS = 2,40 – (1,50 · F0 · ag / g) = 2,40 – 1,50 x 2,508 x 0,1269 = 2,08 ne deriva che SS
= 1,8 quindi S = (SS · ST) = 1,8.
136
CAPITOLO 5
TIPOLOGIE STRUTTURALI
E RISOLUZIONE DELLO SCHEMA STATICO
L’attuale normativa prevede per le strutture a scheletro indipendente in cemento armato le
seguenti tipologie strutturali (vedi figura 40):
Figura 40. Tipologie strutturali
5. TIPOLOGIE STRUTTURALI E RISOLUZIONE DELLO SCHEMA STATICO
137
– strutture a telaio;
– strutture a pareti;
– strutture miste telaio-pareti;
– strutture deformabili torsionalmente;
– strutture a pendolo inverso.
Gli elementi fondamentali per il comportamento statico di un fabbricato si possono suddividere
in strutturali e non strutturali.
Sono elementi strutturali le travi, i pilastri, pareti, setti, i solai e le fondazioni, ecc; elementi non
strutturali ma che interagiscano con lo scheletro portante del fabbricato sono i tamponamenti ed i
tramezzi interni.
t 5.1. Carichi verticali e masse
La prima fase progettuale consiste nel definire i carichi agenti sulla costruzione in progetto.
La descrizione e la definizione dei carichi nominali e/o caratteristici devono essere espressamente
indicate negli elaborati progettuali.
Le azioni permanenti da inserire nelle combinazioni di carico legate all’azione gravitazionale
sono determinate a partire dalle dimensioni geometriche e dai pesi dell’unità di volume dei materiali
di cui è composta la costruzione sia nelle parti strutturali sia in quelle non strutturali e sono distinti
dalla normativa tra peso proprio degli elementi strutturali e carichi permanenti non strutturali compiutamente definiti (G1) e peso proprio degli elementi non strutturali portati non compiutamente
definiti (G2). La distinzione tra i carichi G1 e G2 spetta al professionista.
5.1.1. Pesi propri dei materiali strutturali
Per la determinazione dei pesi propri strutturali dei più comuni materiali possono essere assunti
i valori dei pesi dell’unità di volume riportati nella Tab. 3.1.I del D.M. 14-01-2008.
5.1.2. Carichi permanenti non strutturali (G2)
Sono considerati carichi permanenti non strutturali tutti i carichi non rimovibili durante il
normale esercizio della costruzione, quali quelli relativi a tamponature esterne, divisori interni,
massetti, isolamenti, pavimenti e rivestimenti del piano di calpestio, intonaci, controsoffitti,
impianti ed altro. In alcuni casi caso è necessario considerare situazioni transitorie in cui essi non
siano presenti.
In presenza di orizzontamenti anche con orditura unidirezionale ma con capacità di ripartizione
trasversale, i carichi permanenti portati ed i carichi variabili potranno assumersi, per la verifica d’insieme, come uniformemente ripartiti. In caso contrario, occorre valutarne le effettive distribuzioni.
5.1.3. Elementi divisori interni (tramezzi)
Per gli orizzontamenti degli edifici per abitazioni e uffici, il peso proprio di elementi divisori
interni (tramezzi) potrà essere ragguagliato ad un carico permanente portato uniformemente distribuito g2k, purché vengano adottate le misure costruttive atte ad assicurare una adeguata ripartizione
138
del carico. Il carico uniformemente distribuito g2k ora definito dipende dal peso proprio per unità di
lunghezza G2k delle partizioni nel modo seguente:
– per elementi divisori con G2 ≤ 1,00 kN/m:
g2 = 0,40 kN/m2;
– per elementi divisori con 1,00 < G2 ≤ 2,00 kN/m:
g2 = 0,80 kN/m2;
g2 = 1,20 kN/m2;
g2 = 1,60 kN/m2;
g2 = 2,00 kN/m2.
I tramezzi e gli impianti leggeri di edifici per abitazioni e uffici possono assumersi, in genere,
come carichi equivalenti distribuiti, purché i solai abbiano adeguata capacità di ripartizione
trasversale.
5.1.4. Carichi variabili
I carichi variabili comprendono i carichi legati alla destinazione d’uso dell’opera; i modelli di
tali azioni possono essere costituiti da:
– carichi verticali uniformemente distribuiti qk [kN/m2];
– carichi verticali concentrati Qk [kN];
– carichi orizzontali lineari Hk [kN/m].
I valori nominali e/o caratteristici qk, Qk ed Hk sono riportati nella tabella 16. Tali valori sono
comprensivi degli effetti dinamici ordinari, purché non vi sia rischio di risonanza delle strutture.
I carichi verticali concentrati Qk formano oggetto di verifiche locali distinte e non vanno sovrapposti ai corrispondenti carichi verticali ripartiti; essi devono essere applicati su impronte di carico
appropriate all’utilizzo ed alla forma dell’orizzontamento; in assenza di precise indicazioni può
essere considerata una forma dell’impronta di carico quadrata pari a 50 x 50 mm, salvo che per le
rimesse ed i parcheggi, per i quali i carichi si applicano su due impronte di 200 x 200 mm, distanti
assialmente di 1,80 m.
Tabella 16. Carichi variabili secondo il D.M. 14-01-2008,
con indicato le modifiche rispetto al D.M. 1996
Cat.
CATEGORIA
A
Ambienti ad uso residenziale
Sono compresi in questa categoria i locali di abitazione e relativi servizi,
gli alberghi (ad esclusione delle aree suscettibili di affollamento)
Uffici
Cat. B1 Uffici non aperti al pubblico
Cat. B2 Uffici aperti al pubblico
Ambienti suscettibili di affollamento
Cat. C1 Ospedali, ristoranti, caffè, banche, scuole
Cat. C2 Balconi, ballatoi e scale comuni, sale convegni, cinema, teatri,
chiese, tribune con posti fissi
Cat. C3 Ambienti privi di ostacoli per il libero movimento delle persone,
quali musei, sale per esposizioni, stazioni ferroviarie, sale da ballo,
palestre, tribune libere, edifici per eventi pubblici, sale da concerto,
palazzetti per lo sport e relative tribune
B
C
qk
[kN/m2]
2,00
Qk
[kN]
2,00
Hk
[kN/m]
1,00
2,00
3,00
2,00
2,00
1,00
1,00
3,00
4,00
2,00
4,00
1,00
2,00
5,00
5,00
3,00
[segue]
139
5. TIPOLOGIE STRUTTURALI E RISOLUZIONE DELLO SCHEMA STATICO
Cat.
D
E
F
G
CATEGORIA
Ambienti ad uso commerciale
Cat. D1 Negozi
Cat. D2 Centri commerciali, mercati, grandi magazzini, librerie …
qk
[kN/m2]
Qk
[kN]
Hk
[kN/m]
4,00
5,00
4,00
5,00
2,00
2,00
6,00
–
1,00*
–
Biblioteche, archivi, magazzini e ambienti ad uso industriale
Cat. E1 Biblioteche, archivi, magazzini, depositi, laboratori manifatturieri > 6,00
Cat. E2 Ambienti ad uso industriale, da valutarsi caso per caso
–
Rimesse e parcheggi
Cat. F Rimesse e parcheggi per il transito di automezzi di peso a pieno
carico fino a 30 kN
2,50
Cat. G Rimesse e parcheggi per transito di automezzi di peso a pieno
carico superiore a 30 kN: da valutarsi caso per caso
–
Coperture e sottotetti
Cat. H1 Coperture e sottotetti accessibili per sola manutenzione
0,50
Cat. H2 Coperture praticabili
x
Cat. H3 Coperture speciali (impianti, eliporti, altri) da valutarsi caso per
caso
–
2x10,00 1,00**
–
–
1,20
x
1,00
x
–
–
* non comprende le azioni orizzontali eventualmente esercitate dai materiali immagazzinati;
** per i soli parapetti o partizioni nelle zone pedonali. Le azioni sulle barriere esercitate dagli automezzi dovranno essere
valutate caso per caso;
x SECONDO LA CATEGORIA DI APPARTENENZA.
5.1.5. Carico neve
Il carico neve dipende dalla Zona e dall’altitudine as sul livello del mare. Il carico neve si calcola
con la formula
qs = mi · qsK · CE · Ct
dove:
– qsK è il valore del carico caratteristico di riferimento al suolo, per un periodo di ritorno di
50 anni;
– CE, è il coefficiente di esposizione che dipende dalle caratteristiche specifiche del luogo in
cui sorge l’opera e di solito è assunto pari ad 1;
– Ct è il coefficiente termico tiene conto della riduzione del carico neve a causa dello scioglimento di questa; la norma suggerisce Ct = 1.
Il coefficiente di forma mi per coperture dipende dalla forma della copertura e dal numero delle
falde e dalla loro pendenza.
5.1.6. Azione del vento
Non ci sono molte modifiche nella metodologia di calcolo rispetto al D.M. 1996, sono modificate
letteralmente alcune formule mentre cambia il calcolo della la pressione cinetica di riferimento qb.
qb = ½ r Vb2(nel D.M. 1996 si ha = V2ref / 1,6 r = 1,25)
r è la densità dell’aria assunta convenzionalmente pari a 1,25 kg/m3.
La velocità di riferimento caratteristica Vb a 10 m di altezza, su suolo con categoria di esposizione
II, riferita ad un tempo di ritorno di 50 anni, si calcola con:

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