Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato
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Previsioni Normative, Progettazione e modellazione di edifici realizzati con sistemi
costruttivi a pannelli portanti basati sull’impiego di blocchi cassero e calcestruzzo
debolmente armato gettato in opera.
Previsioni Normative sulle costruzioni in
calcestruzzo debolmente armato
Prof. Ing. Walter Salvatore
Università di Pisa
Dipartimento di ingegneria civile ed industriale
Edifici a pareti estese debolmente armate Definizione: Edifici realizzati con sistemi costruttivi a pannelli portanti estesi in cemento armato gettato in opera a bassa percentuale di armatura o ad essi assimilabili. Tali sistemi devono essere caratterizzati da uno sviluppo esteso a buona parte del perimetro della pianta strutturale ed essere inoltre dotati di idonei provvedimenti per garantire la continuità strutturale così da produrre un efficace comportamento scatolare. 17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter Salvatore
Aspetti normativi
Si fa riferimento alla Normativa Tecnica per le Costruzioni (DM 14-01-2008) e relativa circolare
applicativa (Circ n° 617 2-2-2009) per la definizione di:
• Azioni di calcolo
• Combinazioni delle azioni
• Coefficienti parziali di sicurezza
• Criteri di verifica dei componenti strutturali
Alle NTC 2008 devono essere affiancate le
Linee guida per sistemi costruttivi a pannelli portanti basati sull’impiego di blocchi cassero
e calcestruzzo debolmente armato gettato in opera
al cui interno sono contenuti
• Riferimenti teorici e sperimentali
• Indicazioni progettuali e costruttive
da applicare agli edifici realizzati con sistemi costruttivi a pannelli portanti basati sull’impiego di
blocchi cassero e calcestruzzo debolmente armato gettato in opera.
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter Salvatore
Contenuti
• Comportamento strutturale delle principali tipologie di pareti in C.A.
• Pareti snelle
• Pareti tozze
• Aspetti normativi inerenti le verifiche di pareti a comportamento duttile
• Pareti in C.A. debolmente armate
• Criteri progettuali per strutture in C.A. con pareti debolmente armate
(NTC2008 e Linee Guida)
– Scelta dei materiali
– Regolarità strutturale
– Fattore di struttura
– Definizione delle azioni di calcolo
– Combinazione delle azioni
• Verifiche nei confronti degli SLU e SLE secondo NTC2008 e Linee Guida
• Test e prove sperimentali:: Linee guida per sistemi costruttivi a pannelli portanti
basati sull’impiego di blocchi cassero e calcestruzzo debolmente armato gettato in
opera
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter Salvatore
Comportamento strutturale delle
Principali tipologie di pareti in C.A.
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter Salvatore
Pareti in C.A.: Comportamento e principali tipologie
Generalità
Negli edifici in cemento armato, molto spesso il ruolo di trasferire le azioni sismiche è affidato alle
pareti di taglio.
Il maggior vantaggio dell'inserimento di pareti è il significativo aumento della rigidezza laterale
dell'edificio, a cui consegue:
• una riduzione degli effetti del secondo ordine e quindi un aumento della sicurezza nei
confronti del collasso;
• le pareti, inoltre, anche in fase di estesa fessurazione, mantengono gran parte della capacità
portante dei carichi verticali, cosa che non sempre accade per i pilastri.
La maggior rigidezza del sistema strutturale
• rende minima l'influenza negativa che i pannelli di tamponamento possono avere sul
comportamento globale dell'edificio,
• protegge gli elementi secondari dal danneggiamento, il che comporta un notevole vantaggio
economico in termini di costi di riparazione,
• e tende a minimizzare gli effetti psicologici sulle persone.
Un ulteriore vantaggio è che il comportamento degli edifici con pareti è generalmente più affidabile
di quello di edifici composti di soli telai; questo grazie al fatto che le cerniere si formano nelle travi e
non nelle pareti, in particolare se queste sono state progettate secondo le regole del capacity design.
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter Salvatore
Pareti in C.A.: Comportamento e principali tipologie Comportamento monotono e ciclico delle Principali tipologie di Pareti in C.A. Comportamento Monotono: Pareti progettate secondo le moderne normative presentano un comportamento notevolmente duttile a fronte di carichi monotoni: in prove di laboratorio, si è potuta rilevare una duttilità, espressa in termini di spostamento in sommità, dell'ordine di 10. Si è inoltre osservato che la resistenza flessionale di una parete è scarsamente influenzata dall’armatura d’anima che tuttavia incrementa notevolmente la duttilità globale dell’elemento. Comportamento ciclico: Il fattore che maggiormente contribuisce a definire il comportamento ciclico di una parete è il rapporto di snellezza altezza/lunghezza hw/lw. • Pareti molto snelle, hw/lw≥2, se correttamente progettate e realizzate, sono caratterizzate da comportamento duttile e da modalità di crisi tipo flessione, simile a quello delle travi. • All’opposto, nelle pareti poco snelle o tozze il fattore maggiormente caratterizzante è il taglio, specialmente la possibilità di crisi per scorrimento da taglio. 17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter Salvatore
Pareti in C.A.: Comportamento e principali tipologie
Principali Meccanismi di collasso di strutture a pareti snelle (h/b>3)
Requisito fondamentale nella progettazione di pareti in C.A. soggette ad un’azione orizzontale :
• Resistenza a flessione
• Deformazione plastica
• Dissipazione energetica
Devono essere controllate dallo snervamento in cerniere plastiche chiaramente definite ed individuate, cercando di
inibire i meccanismi di rottura fragili o caratterizzati da una ridotta duttilità.
Seismic design of Reinforced concrete and Masonry buildings, T.
Paulay, Priestley
Rottura per taglio-scorrimento
Rottura per taglio diagonale
Snervamento delle barre verticali in
corrispondenza della cerniera
plastica (al piede della parete)
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter Salvatore
Pareti in C.A.: Comportamento e principali tipologie
Comportamento strutturale di pareti snelle
Relativamente alla possibilità di instabilizzazione fuori piano delle
pareti snelle, si osserva che, nelle sollecitazioni cicliche ampiamente in
campo plastico, all'inversione del carico le lesioni apertesi al piede della
parete possono non richiudersi. In questa situazione di parziale contatto,
anche un piccolo momento flettente fuori piano può provocare una
notevole eccentricità dello sforzo assiale con la possibilità di sbandamento
fuori del piano, particolarmente nelle sezioni sottili di forma semplice.
Requisito fondamentale delle pareti snelle è
garantire un’adeguata dissipazione di energia in
corrispondenza della formazione della cerniera
plastica al piede:
• Garantire adeguato confinamento
• Evitare rottura di tipo fragile per taglio
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter Salvatore
Pareti in C.A.: Comportamento e principali tipologie
Comportamento strutturale di pareti snelle
La duttilità in curvatura, µφ, può essere stimata
secondo il metodo generale; occorre tener
conto del corretto legame σc-εc per le diverse
parti della sezione della parete, poiché il grado
di confinamento è diverso alle estremità, che
sono staffate, rispetto all’anima. Comunque,
tale stima della duttilità risulta alquanto
grossolana, poiché il comportamento è
notevolmente influenzato dalla presenza del
taglio.
Infine, per la valutazione della duttilità in
termini di spostamento, µδ, il problema della
stima della lunghezza equivalente della cerniera
plastica è ancora più complesso che non per gli
elementi lineari.
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatorePareti in C.A.: Comportamento e principali tipologie Pareti Tozze h/b
Pareti in C.A.: Comportamento e principali tipologie
Pareti Tozze: Meccanismi di Resistenza a Taglio
Meccanismi di Resistenza a Taglio nelle Pareti Tozze,
Englekirk 2003
• Collasso per trazione lungo la diagonale: si
manifesta quando l’armatura a taglio orizzontale
è insufficiente.
Differenti modalità di collasso per trazione lungo la diagonale
• Collasso per compressione lungo la diagonale: quando l’armatura a
taglio orizzontale è sufficiente, si può avere il collasso per compressione
lato calcestruzzo, lungo la diagonale.
Seismic design of Reinforced concrete and Masonry buildings, T. Paulay, Priestley
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatorePareti in C.A.: Comportamento e principali tipologie
Pareti Tozze: Meccanismi di Resistenza a Taglio
• Taglio-scorrimento (sliding Shear): quando i meccanismi precedenti non si generano, si può
avere scorrimento per eccessivo snervamento delle barre verticali al piede della parete. Dopo un
certo numero di cicli di spostamento, a seguito di un notevole snervamento delle armature
verticali, lo scorrimento può avvenire alla base o lungo le fessure. Si ha così un percorso di taglio
continuo e pressoché orizzontale.
L’inserimento di armatura diagonale
che attraversa il piano di
scorrimento, migliora notevolmente
la risposta della parete riducendo il
meccanismo di sliding Shear.
Seismic design of Reinforced concrete and Masonry buildings, T. Paulay, Priestley
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatorePareti in C.A.: Comportamento e principali tipologie
Pareti Tozze: comportamento ciclico
Sola armatura verticale ed orizzontale:
Il comportamento ciclico è governato dal Taglio-
scorrimento:
• Incremento dello spostamento per effetto del
danneggiamento del calcestruzzo e dello snervamento
delle barre in corrispondenza della base del muro
• Notevole riduzione dell’azione orizzontale a seguito
del danneggiamento
Aggiunta di armatura diagonale:
• Incremento in termini di resistenza
• Riduzione del danneggiamento e della perdita di
resistenza
• Cicli isteretici più stabili
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatorePareti in C.A.: Comportamento e principali tipologie
Definizione di normativa (EN1998 1-1 NTC2008)
Si definisce parete un elemento strutturale caratterizzato in ciascun tratto da un rapporto tra dimensione massima
lw e dimensione minima bw in pianta lw/bw > 4. Le pareti possono avere sezione orizzontale composta da uno
(parete semplice) o piu (parete composta) segmenti rettangolari. Pareti semplici possono avere appendici con
lw/bw ≤ 4. Le pareti composte da piu segmenti rettangolari collegati o che si intersecano (sezioni a L, T,
U o simili) devono essere considerate unità intere, che consistono di una o piu anime parallele, o
approssimativamente parallele, alla direzione della forza di taglio sismica agente e di una o piu flange normali o
approssimativamente normali ad essa.
Principali verifiche da eseguire:
• Resistenza (pressoflessione e taglio)
• Duttilità
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatorePareti in C.A.: Comportamento e principali tipologie
Verifica a Pressoflessione di pareti a comportamento duttile (EN1998 1-1 NTC2008)
pareti snelle : sia in CD”A” sia in CD”B”, la domanda in termini di momenti flettenti lungo l’altezza della parete
e ottenuta per traslazione verso l’alto dell’inviluppo del diagramma dei momenti derivante dai momenti forniti
dall’analisi; l’inviluppo può essere assunto lineare se la struttura non presenta significative discontinuità
in termini di massa, rigidezza e resistenza lungo l’altezza. La traslazione può essere assunta pari ad hcr
(altezza della zona inelastica dissipativa di base).
Diagramma di progetto del momento flettente
ℎ
ℎ = max( ; 6)
2
ℎ = ℎ ≤6
2ℎ ≤7
Per le pareti estese debolmente armate, occorre limitare le tensioni di
compressione nel calcestruzzo per prevenire l’instabilità fuori dal piano. Se il
fattore di comportamento q e superiore a 2, si deve tener conto della domanda in
forza assiale dinamica aggiuntiva che si genera nelle pareti per effetto
dell’apertura e chiusura di fessure orizzontali e del sollevamento dal suolo.
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatorePareti in C.A.: Comportamento e principali tipologie
Verifica a Taglio di pareti a comportamento duttile (EN1998 1-1-NTC2008)
La verifica a taglio deve essere condotta tenendo in considerazione il possibile incremento delle
sollecitazioni di progetto a seguito della formazione della cerniera plastica alla base della parete; il
taglio di calcolo andrà amplificato di un opportuno fattore che dipende da:
• Coefficiente di sovraresistenza,
• Rapporto MEd/MRd
• Fattore di strutture
• Periodo proprio di vibrazione dell’edificio nella direzione dell’azione sismica
Inoltre, nel caso di strutture miste, il taglio nelle pareti snelle deve tener conto delle
sollecitazioni dovute ai modi di vibrare superiori, considerando un opportuno inviluppo del
diagramma del taglio
Controlli ulteriori riguardano lo scorrimento nelle
zone dissipative, per verificare le modalità di
trasmissione del taglio con diversi meccanismi:
• Effetto spinotto
• Presenza di armature inclinate alla base (va
considerato l’incremento della resistenza a
flessione che modifica il valore del taglio di
progetto)
• Contributo di resistenza per attrito
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatorePareti in C.A.: Comportamento e principali tipologie
Verifica di duttilità di pareti a comportamento duttile (EN1998 1-1-NTC2008)
La capacita in duttilità di curvatura può essere
calcolata, in termini di fattore di duttilità in
curvatura µf, come rapporto tra la curvatura fu
cui corrisponde una riduzione del 15% della
massima resistenza a flessione – oppure il
raggiungimento della deformazione ultima del
calcestruzzo e/o dell’acciaio – e la curvatura
convenzionale fyd di prima plasticizzazione quale
definita
Contributo del confinamento nella verifica di duttilità
Nelle sole regioni di estremità della sezione trasversale, dette
“elementi di bordo”, si può tener conto, nel calcolo della capacita,
dell’effetto del confinamento purché congiuntamente all’espulsione dei
copriferri al raggiungimento, in essi, della deformazione ultima di
compressione del calcestruzzo non confinato (0,35%)
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreComportamento strutturale di
pareti in C.A. realizzate con blocchi
cassero
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatorePareti in C.A. realizzate con blocchi cassero Pareti realizzate con blocchi cassero • I blocchi cassero vengono disposti sfalsati tra una fila e l’altra • È garantita la formazione di tiranti compressi quale meccanismo resistente a taglio • È garantito il passaggio delle armature verticali • Le armature orizzontali sono posate in appositi alloggi realizzati nel blocco cassero 17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter Salvatore
Pareti in C.A. realizzate con blocchi cassero
Pareti realizzate con blocchi cassero: Organizzazione delle armature
Possibili distribuzioni dell’armatura a flessione
Uniforme Concentrata agli
estremi
Se NPareti in C.A. realizzate con blocchi cassero Pareti realizzate con blocchi cassero: Comportamento ciclico (Prove realizzate presso EUCENTRE) • Dimensioni del muro 3x3m e 4x3m • Carico Assiale Variabile • Prove condotte con percentuale di armatura verticale e orizzontale variabile 17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter Salvatore
Pareti in C.A. realizzate con blocchi cassero
Pareti realizzate con blocchi cassero: Comportamento ciclico (Prove realizzate
presso EUCENTRE) muro 3x3m
Meccanismo di collasso:
• Distacco della base della parete dalla fondazione che
causa un improvviso degrado di resistenza,
stabilizzandosi poi una valore residuo di resistenza
senza più degradare..
• In campo elastico la risposta è dettata quasi
esclusivamente dallo spessore di 15cm del
calcestruzzo.
I blocchi cassero offrono un incremento
di rigidezza inferiore al 10% nel ramo di
risposta elastica. In campo plastico,
l’incremento di rigidezza offerto dai
blocchi cassero si può ritenere
trascurabile.
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatorePareti in C.A. realizzate con blocchi cassero
Pareti realizzate con blocchi cassero: Comportamento ciclico (Prove realizzate
presso EUCENTRE) muro 4x3m
Carico assiale N=200kN Carico assiale N=400kN
All’aumentare del carico assiale, si ha un
incremento della carico orizzontale che il
muro può sopportare. Tuttavia il
danneggiamento per taglio-scorrimento e per
schiacciamento del cls riduce notevolmente la
duttilità della parete.
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreCriteri progettuali per strutture in
C.A. con pareti debolmente armate
(NTC2008 e Linee Guida)
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreComportamento strutturale delle Pareti in C.A
Edifici a pareti estese debolmente armate: definizione NTC 2008 e verifiche
strutturali
Definizione secondo Norme tecniche delle Costruzioni NTC 2008 (§7.4.3.1)
Una struttura a pareti è da considerarsi come struttura a pareti estese debolmente armate se, nella
direzione orizzontale d’interesse, essa ha un periodo fondamentale, calcolato nell’ipotesi di
assenza di rotazioni alla base, non superiore a TC, e comprende almeno due pareti con una
dimensione orizzontale non inferiore al minimo tra 4,0m ed i 2/3 della loro altezza, che nella
situazione sismica portano insieme almeno il 20% del carico gravitazionale.
• Si segue l’approccio contenuto nelle NTC08 per le strutture in Cemento Armato
– Garantire la sicurezza nei confronti del
• Collasso (SLU)
• Della prestazione di servizio (SLE)
• Della durabilità nel corso della vita nominale
• Si fa quindi riferimento alle NTC2008 per quanto riguarda
– Azioni di calcolo
– Combinazioni delle azioni
– Coefficienti parziali di sicurezza
• Le apposite Linee Guida forniscono ulteriori dettagli inerenti la scelta del materiale e la definizione dei dettagli
costruttivi
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreCriteri Progettuali
Comportamento strutturale d’insieme
• Deve essere garantito un comportamento strutturale di tipo scatolare:
– Adeguato ammorsamento tra gli elementi di connessioni parete-parete a T, a L e a croce,
parete-solaio e parete-fondazione
• Utilizzo di appositi blocchi cassero che garantiscano la continuità del getto
• Incrementare del 50% la lunghezza di sovrapposizione delle barre d’armatura
– Cordolo all’altezza del solaio di sufficiente rigidezza per poter distribuire tutta l’azione
orizzontale lungo tutta la parete
– Solaio considerabile infinitamente rigido in pianta:
• Realizzare una soletta di spessore maggiore di 4cm in calcestruzzo armata con rete
elettrosaldata
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreCriteri Progettuali Comportamento strutturale d’insieme 17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter Salvatore
Criteri Progettuali
Comportamento strutturale d’insieme
Distribuzione delle masse
= + ! + "! #$
Nel caso di piano rigido, definite le masse sismiche come
Si definisce la posizione del centro di massa
∑) ') %) ∑) ') *)
%&' = *&' =
∑) ') ∑) ')
Si affidano al centro di massa due masse, una traslazionale (Mt) e una rotazionale (Mr):
-! ./!
+, = ∑) ') + = ∑) (') + ') 0!) )
!
di
Dove:
• Mi è la massa del solaio i-esimo mi
• Ai e bi sono le dimensioni del solaio i-esimo
• Di è la distanza tra il baricentro del solaio i-
esimo e il centro di massa
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreCriteri Progettuali
Comportamento strutturale d’insieme: Definizione delle dimensioni equivalenti
Le Linee Guida (§7.2) stabiliscono
Agli spessori nominali delle porzioni di calcestruzzo gettato in opera si applicano le stesse limitazioni
previste dalle Norme Tecniche vigenti per il caso delle pareti in c.a. Lo spessore equivalente del pannello può essere
calcolato, in prima istanza, diffondendo nella lunghezza della base b del pannello le aree del calcestruzzo Aci gettato in opera, ossia
con la relazione
1&,344
=
/
essendo Ac,eff = ΣAci pari alla totale area del c
alcestruzzo gettato in opera nella sezione trasversale.
Inoltre in accordo con prove sperimentali condotte da parte
dell’EUCENTRE, è possibile modificare la rigidezza in base
allo Stato Limite considerato:
• SLU: si riduce K al 20% dell’iniziale per tenere in
considerazione i fenomeni fessurativi dovuti a taglio e
flessione;
• SLE: riduzione di K al 50% dell’iniziale.
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreCriteri Progettuali
Comportamento strutturale d’insieme
Distribuzione delle rigidezze
Nel caso di piano rigido, definite le masse sismiche come
8 9:&,344 1&,344
5) = $463%,) = $ -76) ,) =
;
.$ ;?,@ = >,C,,? + +,,? >E,@ = >,C,,E + +,,E
∑) $) %) ∑) $) %!) ∑) $) *) ∑) $) *!)
Dove:
• Vtot,x e Vtot,y sono rispettivamente il taglio di piano in x e in y
• Mtx e Mty sono gli effetti del eccentricità, sia quella accidentale
secondo norma sia quella dovuta alla differenza di posizione tra
centro di massa e centro di rigidezza
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreCriteri Progettuali Metodi di Analisi • Analisi statica lineare: – Applicabile se T1,struttura
Analisi strutturale di edifici a pareti in cls debolmente armato
Definizione dell’azione sismica (§7.3.5 NTC2008)
Se gli effetti dell’azione sismica sono calcolati mediante analisi LINEARE (statica o
dinamica):
• Si calcolano gli effetti separatamente gli effetti in ciascuna direzione (x,y,z)
• Si combinano gli effetti nel seguente modo
1.00Ex±0.30Ey±0.30Ez
Alla quale si dovranno aggiungere gli effetti torsionali di piano (direzione x e y)
Le azioni sismiche si combinano alle azioni indotte
dai carichi permanenti, portati e dai carichi
accidentali utilizzando la seguente espressione:
9+ + ! + "! #$ + "!! #$! +…
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreAnalisi strutturale di edifici a pareti in cls debolmente armato
Scelta del fattore di struttura q0
Modalità di collasso di una parete in C.A. debolmente armato
• Flessione
• Taglio (trazione, compressione o scorrimento)
Modalità di collasso di tipo fragile, ma anche la più frequente nelle pareti Tozze.
LIMITATA DUTTILITA’ DELLA STRUTTURA
I = IJ ∙ 5L ∙ 5M
Dove (valori secondo NTC2008 e linee Guida):
• qo è il fattore di struttura non maggiore di 2
N
• KR è un fatto riduttivo che tiene conto della regolarità strutturale (1 se regolare, altrimenti 0.8);
• KS Fattore di sovraresistenza NO(1.2 per struttura regolare in pianta, altrimenti 1.1)
P
N
Tali valori sono stati validati con opportuni modelli numerici, calibrati attraverso prove sperimentali,
da parte dell’EUCENTRE. In aggiunta, hanno stimato che il rapporto O possa essere assunto pari a:
NP
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreAnalisi strutturale di edifici a pareti in cls debolmente armato
Scelta del fattore di struttura q0 (prescrizioni secondo EUCENTRE)
Tali valori sono stati validati con opportuni modelli numerici
tridimensionali il cui comportamento non lineare è stato
calibrato attraverso prove sperimentali, da parte
dell’EUCENTRE. In aggiunta, hanno stimato che:
• Fattore di struttura qo
• 1.60 per edifici monopiano in bassa duttilità
N
• 2.30 per edifici pluripiano in bassa duttilità
• 2.00 O per edifici monopiano in alta duttilità
NP
• 2.60 per edifici pluripiano in alta duttilità
• Il fattore di sovraresistenza è stimato seguendo le
NO
NTC2008
NP
• =1.0 per strutture con solo due pareti non
NO
accoppiate in direzione orizzontale
NP
• =1.1 altre strutture a pareti non accoppiate
NO
NP
• =1.2 strutture a pareti accoppiate o miste
equivalenti a pareti
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreAnalisi strutturale e modelli di calcolo
Scelta del modello di schematizzazione
Modellazione delle pareti strutturali mediante elementi bidimensionali (shell)
• PRO:
• semplicità di modellazione (corrispondenza tra struttura a pareti e modellazione mediante
elementi shell;
• È possibile cogliere le concentrazioni di sforzi (ad esempio in corrispondenza di
un’apertura);
• CONTRO:
• Bisogna definire delle sezioni critiche sulle quali integrare i risultati in termini di tensioni per
ottenere le sollecitazioni di calcolo (Sforzo normale, Taglio, Momento flettente).
• Elevato onere computazionale
Sezioni di controllo e verifica in
corrispondenza di un’apertura
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreAnalisi strutturale e modelli di calcolo
Scelta del modello di schematizzazione
Modellazione delle pareti strutturali mediante elementi monodimensionali (telaio
equivalente mutuata dalle strutture in muratura)
• PRO:
• Modello poco oneroso dal punto di vista computazionale.
• Semplicità nella lettura delle sollecitazioni di calcolo.
• CONTRO:
• Complessità nella definizione dei macro-elementi e nel collegamento tra di loro (necessità di
inserire link rigidi per considerare l’eccentricità tra un elemento e l’adiacente)
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreAnalisi strutturale e modelli di calcolo Principali problemi nella modellazione a telaio equivalente • Scelta della dimensione equivalente di ciascun elemento (Dolce, 1989; Magenes et al., 2000) 17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter Salvatore
Analisi strutturale e modelli di calcolo
Principali problemi nella modellazione a telaio equivalente
• Modellazione mediante elementi monodimensionali di pareti caratterizzate da una
distribuzione irregolare delle aperture
Cordolo
Link Rigidi Maschio Murario
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreVerifiche nei confronti degli SLU e SLE
secondo NTC2008 e Linee Guida
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreCriteri e metodi di verifica
Verifiche agli SLU-SLE
Tutti i componenti strutturali devono essere verificati Agli stati limite ultimi si usano i legami
nei confronti dei possibili meccanismi di collasso che si
costitutivi s-e secondo NTC2008:
possono generare. In particolare per le pareti si dovrà
porre particolare attenzione alle seguenti verifiche agli Calcestruzzo
SLU:
1. Pressioneflessione deviata;
2. Compressione Media;
3. Instabilità
4. Verifiche a taglio (si assume il minore dei tre):
a) Taglio Compressione
b) Taglio-trazione
c) Taglio scorrimento
Per pareti estese debolmente armate il taglio ad Acciaio
ogni piano può essere ottenuto amplificando il
taglio derivante dall’analisi del fattore (q+1)/2;
• Le verifiche agli SLE possono considerarsi
soddisfatte quando il drift d’interpiano dell’intera
Q ≤ 0.002 ∙ ℎ
struttura rientra nei limiti
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreVerifiche agli SLU
Pressoflessione deviata e Verifica a compressione Media
La verifica può essere condotta seguendo due approcci:
• Approccio semplificato:
– Si conducono due distinte verifiche a pressioflessione retta, riducendo però il
+TU,F ≤ 0.7 ∙ + U,F VTU
momento resistente MRd del 30%
• Si definisce il dominio di resistenza (+WU,? , +WU,E , VWU ) e si verifica che ogni terna di
valori (+TU,? , +TU,E , VTU )
Per tutte le pareti, la forza normale di compressione non
deve eccedere rispettivamente il 40% in CD”B” e il 35% in
CD”A” della resistenza massima a compressione della
sezione di solo calcestruzzo.
Per le pareti estese debolmente armate occorre limitare le
tensioni di compressione nel calcestruzzo per prevenire Ned=40%
l’instabilità fuori dal piano e un eccessivo schiacciamento del
calcestruzzo alla base, limitando la snellezza della zona
terminale, considerata come pilastro isolato
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreVerifiche agli SLU
Verifica di stabilità
Come prescritto all’interno delle NTC08 al fine di prevenire i fenomeni di instabilità fuori piano si
[
dovrà rispettare la seguente limitazione X ≤ X6)' = Y. Z \
• ]^F_ snellezza limite
a
• ` = bc
de ∙fec
• C è un coefficiente che dipende dalla distribuzione dei momenti fuori piano
jkP
g = 1.7 − _ _ =j
kl
Instabilità fuori dal suo piano medio di una parete
+02 +02
+01 +01
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Verifica a taglio-compressione e taglio-trazione §4.1.2.1.3.2 e §7.4.4.5.2.2 NTC2008
1np
mL,n0 = J. o0 4 & 7q + & 7r n)8q
n *0
Taglio-trazione
& 7q + & 7r
mL,&0 = J. o0/p q& 4′&0
+ & 7! t
Taglio-compressione
Dove:
• Asw è l’area dell’armatura trasversale
• s è l’interasse tra due armature trasversali consecutive
• a è l’angolo d’inclinazione dell’armatura trasversale rispetto all’asse della trave
• f ’cd è la resistenza a compressione ridotta del calcestruzzo d’anima (f ’cd=0.5fcd)
• ac è un coefficiente maggiorativo che tiene conto del livello di compressione cui è soggetto il calcestruzzo
Per rispettare le prescrizioni contenute nel capitolo 7, le verifiche sotto azioni sismiche dovranno rispettare le
seguenti limitazioni:
• Braccio delle forze interne pari all’80% dell’altezza della sezione
• Inclinazione del puntone compresso in calcestruzzo pari a 45° (cotgq=1)
• Controllare che il rapporto as = MEd (VEd ×lw )TU ≤ >WU, + 0.75 v wEU,v x y
v wEU,v x C z ≤ { wEU,{ x z + min(VTU )
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreVerifiche agli SLU
Verifica a taglio-scorrimento
In corrispondenza dei potenziali piani di scorrimento posti all’interno delle zone critiche (ad esempio
alla base delle pareti, nelle riprese di getto o nei giunti costruttivi) deve risultare che il taglio
sollecitante sia inferiore al taglio-scorrimento resistente, valutato come la somma di tre contributi:
• Vdd contributo dell’effetto spinotto
• Vid contributo delle armature inclinate presenti alla base
>WU, = >UU + >FU + >fU
• Vfd contributo delle armature verticali
+TU
1.3∑€ w U wEU …f [ ∑€ @ wEU + VTU ‡ +
>UU = ~ @
>FU = wEU ∑€ F •‚ƒ„F =0 >fU = ~ z
0.25wEU ∑€ @ 0.5ˆw U ‡ x C
Nei sistemi a pareti in C.A realizzati con
blocchi cassero, non si inseriscono armature
diagonali
Dove:
• ΣAsj è la somma dell’area delle barre verticali dell’anima o di barre posizionate negli elementi di
estremità aggiunte all’uopo;
• ΣAsi è la somma dell’area delle barre inclinate (angolo ϕ). Si raccomandano diametri grandi;
• η = 0,6(1-fck/250) con fck espresso in MPa;
• µ è il coefficiente d'attrito, che sotto azioni cicliche può essere posto pari a 0.60;
• ξ =x/(lw) è l'altezza della parte comressa della sezione normalizzata.
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreTest e prove sperimentali:
Linee guida per sistemi costruttivi a
pannelli portanti basati sull’impiego di
blocchi cassero e calcestruzzo
debolmente armato gettato in opera
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreLinee Guida
Criteri Generali
I sistemi costruttivi a pannelli portanti basati sull’impiego di blocchi cassero e calcestruzzo
debolmente armato gettato in opera devono essere caratterizzati da uno sviluppo esteso a buona parte del
perimetro della pianta strutturale ed essere inoltre dotati di idonei provvedimenti per garantire la continuità
strutturale così da produrre un efficace comportamento scatolare.
[…]
Per ogni sistema costruttivo, comprendente un tipo particolare di pannello, dovrà essere studiata e proposta una
procedura di verifica della sicurezza ai diversi stati limite, basata su criteri consolidati e sui risultati della
sperimentazione specifica.
[…]
Il sistema costruttivo deve essere caratterizzato dal punto di vista strutturale mediante
prove sperimentali di adeguata numerosità, nello spirito delle Norme tecniche vigenti, al
fine di dimostrare un efficace comportamento degli elementi portanti nei confronti delle
azioni verticali e orizzontali anche cicliche.
Viene definito un totale di 6 tipologie di prove al fine di ottenere
un’adeguata caratterizzazione meccanica del sistema strutturale in esame
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreLinee Guida
Prove sperimentali: Tipo 1
Caratteristiche Applicazione dei Protocollo di Numero di
Prova tipo Scopo della prova
prototipi carichi prova prototipi
Compressione Pseudo-Statico,
Porzione di 2
Valutazione dei assiale centrata Monotono
1 pannello
moduli elastici Compressione Pseudo-statico,
(1m x 1m) 2
diagonale Monotono
b=1m
b=1m
h=1m
h=1m
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreLinee Guida
Prove sperimentali: Tipo 2
Prova Caratteristiche Applicazione Protocollo di Numero di
Scopo della prova
tipo prototipi dei carichi prova prototipi
Valutazione del carico di
Pannelli senza aperture
collasso per instabilità Compressione Pseudo-Statico,
2 h=altezza interpiano 2
locale e globale del assiale centrata Monotono
b>1m
pannello
b>1m
h
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreLinee Guida
Prove sperimentali: Tipo 3
Prova Applicazione Protocollo di Numero di
Caratteristiche prototipi Scopo della prova
tipo dei carichi prova prototipi
2 per ogni
Senza apertura (b/h=1 e
rapporto di
Pannelli b/h=4/3) Compressione
Valutazione di: forma
senza assiale costante
• Resistenza Pseudo-Statico,
aperture Con porta (b/h=1 o e carico
3 • Capacità di Ciclico
h=altezza b/h=4/3) orizzontale nel 2
spostamento (orizzontale)
interpiano piano del
• dissipazione
b>1m pannello
Con finestra (b/h=1 o
2
b/h=4/3)
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreLinee Guida
Prove sperimentali: Tipo 4
Prova Applicazione Protocollo di Numero di
Caratteristiche prototipi Scopo della prova
tipo dei carichi prova prototipi
Porzioni di Compressione
ad L 2
connessioni assiale costante
Valutazione Pseudo-Statico,
(almeno un e
3 dell'efficienza Ciclico
metro di momento
aT dei vincoli (orizzontale)
sviluppo lineare applicato alla 2
di connessione) connessione
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreLinee Guida
Prove sperimentali: Tipo 5 (opzionale)
Prova Applicazione Protocollo di Numero di
Caratteristiche prototipi Scopo della prova
tipo dei carichi prova prototipi
Senza apertura (b/h=1 e Valutazione della
Pannelli in
b/h=4/3) resistenza fuori Compressione
scala reale
piano del assiale costante
h=altezza Con porta (b/h=1 o Pseudo-Statico, 2 per ogni
pannello. e combinazione
3 interpiano, b/h=4/3) Ciclico rapporto di
Interazione di carichi nel
b>3m (orizzontale) forma
collasso nel piano e fuori
(b/h=1 o
Con finestra (b/h=1 o piano e collasso dal piano
b/h=4/3)
b/h=4/3) fuori dal piano
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreLinee Guida
Prove sperimentali: Tipo 6 (opzionale)
Prova Caratteristiche Applicazione dei Numero di
Scopo della prova Protocollo di prova
tipo prototipi carichi prototipi
Edificio o
Edificio o porzione Verifica
porzione di Pseudo-Statico o pseudo-Dinamico
3 di edificio in grande dell’insieme e delle 1o2
edificio a 2 o più Ciclico o Dinamico (tavola vibrante)
scala o scala reale ipotesi di progetto
piani
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreDocumentazione tecnica
e
Verifiche di Qualità in opera del Manufatto
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreDocumentazione tecnica: Criteri secondo Linee Guida Dovrà essere cura del Produttore predisporre e rendere disponibile la seguente documentazione (§8 Linee Guida): • Scheda tecnica; • Dettagli Costruttivi; • Certificazione delle prove; • Relazione interpretativa; • Esempi di calcolo; • Manuale Progettuale, costruttivo e di montaggio 17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter Salvatore
Documentazione tecnica: Scheda Tecnica
Scelta dei Materiali Linee Guida+NTC08: Blocchi Cassero e calcestruzzo
ELEMENTI BLOCCHI CASSERO come previsto dal sistema costruttivo:
• Garantire adeguato livello qualitativo in fase di montaggio
• Assenza di fuori piombo
• Assenza di vuoti nel getto
• Corretta sovrapposizione delle armature verticali ed orizzontali
• EN 15435:2008: Prodotti prefabbricati di calcestruzzo ‐ Blocchi cassero di calcestruzzo normale e
• Devono essere in possesso delle norme
alleggerito ‐Proprietà e prestazioni dei prodotti
• EN 15498:2008: Prodotti prefabbricati di calcestruzzo ‐ Blocchi cassero di calcestruzzo con trucioli di
legno ‐ Proprietàe prestazioni dei prodotti
• ETAG 009: Guideline for European Technical Approval of Non load‐bearing permanent shuttering
kits/systems based on hollow blocks or panels of insulating materials and sometimes concrete. Edition
June 2002.
CALCESTRUZZO:
• Max diametro inerte 16mm
• Classe di fluidità S4 (slump test) per sopperire
all’eventuale carenza di vibrazione
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreDocumentazione tecnica: Dettagli Costruttivi Al fine di garantire il corretto comportamento strutturale d’insieme di un sistema a pannelli portanti basati sull’impiego di blocchi cassero e calcestruzzo debolmente armato gettato in opera, il Produttore dovrà fornire in apposite schede illustrative i seguenti dettagli costruttivi: • Disposizione delle armature di parete (orizzontale e verticali); • Collegamento tra parete e fondazione; • Collegamento tra parete e cordoli di piano; • Collegamento tra pareti ad angolo (collegamento ad L); • Collegamento tra pareti ortogonali (collegamento a T e a Croce); • Architravi; • Dettagli costruttivi in prossimità delle aperture; • Elementi di accoppiamento delle pareti. 17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter Salvatore
Documentazione tecnica
Certificazioni e Manuale Progettuale
CERTIFICAZIONI: devono riguardare le prove sperimentali precedentemente illustrate
e contenute all’interno del §2 delle Linee Guida.
MANUALE PROGETTUALE, COSTRUTTIVO E DI MONTAGGIO:
1. Descrizione del sistema costruttivo;
2. Modalità di messa in opera del sistema;
a) Corretta messa in opera (verticalità, orizzontalità e planarità di ciascuna parete);
b) Controllo della corretta sovrapposizione delle barre e del copriferro;
c) Modalità di esecuzione dei getti di calcestruzzo e controllo in laboratorio della
resistenza minima del calcestruzzo (seguendo le regole delle NTC2008) e della
classe di consistenza
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatoreConclusioni
• I sistemi costruttivi a pannelli portanti basati sull’impiego di blocchi cassero e calcestruzzo debolmente armato
gettato in opera manifestano un comportamento tipico delle pareti tozze;
• Le capacità dissipative di questo sistema costruttivo è fortemente condizionato dal Pinching;
• Si seguono i criteri progettuali forniti dalle NTC2008, tenendo in considerazione il contenuto
delle Linee Guida ove necessario;
• L’impossibilità di inserire barre d’armatura diagonali per incassare le sollecitazioni taglianti
impone la definizione di specifici dettagli costruttivi (contenuti nelle Linee Guida) inerenti la
lunghezza di ancoraggio delle barre d’armatura, percentuale minima di armatura verticale ed
orizzontale;
• Il comportamento del sistema a pareti deve essere validato e certificato a monte dal Produttore
attraverso un’apposita campagna sperimentale;
• Si possono seguire due modalità di modellazione di tali sistemi: mediante elementi bidimensionali
oppure con un sistema di elementi monodimensionali (telaio equivalente mutuata dalle strutture
in muratura);
• È consigliabile l’utilizzo di calcestruzzi fluidi (classe di consistenza S4), così da limitare le
operazioni di vibratura del getto (difficoltà nel raggiungere la base di ciascuna parete).
17 Settembre 2014 Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato Prof. Ing. Walter SalvatorePuoi anche leggere
