Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato

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Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato
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
Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato
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
Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato
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.

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Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato
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

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Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato
Comportamento strutturale delle
         Principali tipologie di pareti in C.A.

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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.
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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.

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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)

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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

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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.

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Pareti 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 Salvatore
Pareti 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
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Pareti 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

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Pareti 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

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Pareti 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 Salvatore
Pareti 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
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Pareti 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%)

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Comportamento strutturale di
        pareti in C.A. realizzate con blocchi
                       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

•   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

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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 N
Pareti 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

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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.

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Pareti 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.
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Criteri 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 Salvatore
Comportamento 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

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Criteri 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 Salvatore
Criteri 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

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Criteri 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.

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Criteri 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

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Criteri 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+              +       !   + "! #$ + "!! #$! +…

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Analisi 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

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Analisi 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

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Analisi 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

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Analisi 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)

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Analisi 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)

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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
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Verifiche nei confronti degli SLU e SLE
             secondo NTC2008 e Linee Guida

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Criteri 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

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Verifiche 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

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Verifiche 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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Verifiche agli SLU
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 )

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Verifiche 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.
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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

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Linee 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

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Linee 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

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Linee 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 Salvatore
Linee 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)

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Linee 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

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Linee 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

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Linee 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

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Documentazione tecnica
                         e
   Verifiche di Qualità in opera del Manufatto

17 Settembre 2014   Previsioni Normative sulle costruzioni in calcestruzzo debolmente armato   Prof. Ing. Walter Salvatore
Documentazione 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

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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

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Documentazione 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.

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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

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Conclusioni

•    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 Salvatore
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