Costruzioni in acciaio e composte: innovative, affidabili e sostenibili

Ing. Mauro Sommavilla

Dott. Ing. Mauro Sommavilla Fondazione Promozione Acciaio

www.promozioneacciaio.it

Torino, 6 Febbraio 2013

FONDAZIONE PROMOZIONE ACCIAIO

Costituzione: nasce nel gennaio 2005 quale ente no-profit grazie all'iniziativa di produttori, trasformatori, costruttori, associazioni di categoria ed enti scientifici.

Scopo: incrementare l’impiego dei prodotti in acciaio nelle costruzioni e nelle infrastrutture in Italia attraverso un’attività culturale che ne diffonda, promuova e valorizzi gli aspetti progettuali e tecnologico-costruttivi.

•www.promozioneacciaio.it : punto di riferimento per il settore delle costruzioni in acciaio, visitato mensilmente da 75.000 utenti. •Commissione Fuoco •Commissione Sisma •Commissione Sostenibilità •Gruppo di Lavoro Normative •Ufficio Tecnico

•Pubblicazioni tecniche •Assistenza tecnica •Formazione •Divulgazione • Presidio normativo • Aggiornamento sito e tools di supporto alla progettazione •Rivista Architetture in Acciaio •Redazionali su testate di settore

• 36 soci (aziende) • 37 soci sostenitori (progettisti e studenti)

Certificazione del materiale acciaio e tracciabilità sull’intera filiera: produzione -> messa in opera Obbligatorietà dell’applicazione delle “NTC” - “Norme tecniche per le costruzioni” di cui al decreto ministeriale del 14 gennaio 2008 Con: Legge 77/2009 e Decreto 39/2009 Dal 1 luglio 2009

Le nuove costruzioni devono essere progettate e costruite secondo le NTC Le NTC introducono nuove prescrizioni per i materiali destinati alla costruzione e all’ uso strutturale Le NTC devono essere congruenti con le regole progettuali e di verifica incluse nell’Eurocodice 3 & 4 parte 1 e Eurocodice 8 parte 1 consentendo il pieno sfruttamento delle proprietà meccaniche dell’acciaio

Quali prodotti?

LA NORMA ITALIANA INDIVIDUA 3 TIPOLOGIE di PRODOTTI:

• A- Materiali e prodotti per uso strutturale recanti la Marcatura CE per i quali

sia disponibile una norma europea armonizzata EN

• B- Materiali e prodotti per uso strutturale per i quali NON sia disponibile una

norma europea armonizzata EN, Marcatura CE NON obbligatoria

• C- Materiali e prodotti per uso strutturale innovativi (ETA) o comunque non

ricadenti nelle tipologie A e B

NTC – DM GENNAIO 2008

Dalla Normativa NTC del 2008 cap. 11 par. 11.1

“Per i materiali e prodotti recanti la Marcatura CE o ETA

sarà onere del DIRETTORE DEI LAVORI, in fase di accettazione, accertarsi del

possesso della Marcatura stessa e richiedere ad ogni fornitore, per ogni diverso

prodotto, il Certificato di Ispezione e la Dichiarazione di Conformità alla parte

armonizzata della specifica Norma Europea ovvero allo specifico Benestare

Tecnico Europeo, per quanto applicabile. Sarà inoltre onere del DIRETTORE DEI

LAVORI verificare che tali prodotti rientrino nelle tipologie, classi e/o famiglie

previste nella detta documentazione.”

“Per ogni prodotto NON recante la Marcatura CE

il DIRETTORE LAVORI dovrà accertarsi del possesso e del regime di validità

dell’Attestato di Qualificazione o del Certificato di Idoneità Tecnica all’impiego

rilasciato dal Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.

COSTRUIRE IN ACCIAIO: requisiti prodotti acciaio

… NON di tutta l’erba un fascio…

L’acciaio è il materiale più

riciclato al mondo (40% del totale)!

L’acciaio è riciclato al 100% e

infinitamente riciclabile!

L’acciaio: costruire in Italia e nel resto del mondo – Ing. Mauro Sommavilla

13/09/2012

Luogo: Italia – Novara

Anno di realizzazione: 2011

Ingegnerizzazione: Studio Tricarico Carpenteria Metallica: La Nuova MG

ESTRAZIONE DELLE RISORSE

NATURALI RINNOVABILI E NON

RINNOVABILI.

PRODUZIONE

DEI

MATERIALI

INFRASTRUTTUR

E PUBBLICHE

(OSPEDALI,

SCUOLE, ETC..)

HOUSING

NUOVE

COSTRUZIONI

RECUPERO,

RESTAURO

INCENERITORE

DEMOLIZIONE

RIFIUTI

RICICLO

UFFICI

RETAIL

INDUSTRIA

Quando si valuta la sostenibilità, l’approccio corretto è quello di valutare l’intero “ciclo di vita” dell’edificio, ovvero considerare tutte le fasi di vita dei materiali usati.

Requisiti dei MATERIALI: performance in ogni fase del ciclo di vita dell’edificio … resistenti,

durevoli, non-inquinanti, non-nocivi, smaltibili, non reagenti, sicuri per ambiente e lavoratori, prodotti con poca energia, ecc…

I vantaggi della soluzione acciaio in tutte le fasi di vita dell’edificio

I punti principali riguardanti i materiali da costruzione sono la produzione, gestione dei rifiuti e l’impatto che questi hanno sull’ambiente

1- Estrazione/Produzione

• Processo di fabbricazione

con impatto ambientale

controllato

• L'acciaio è inerte dal punto

di vista ambientale

• Durabilità del materiale

• Alto tasso di riciclaggio

3- Permanenza nell’edificio/Manutenzione

• Minor peso delle strutture

• Grandi luci

• Sistemi e componenti prefabbricati

• Longevità e “robustezza” dei componenti

• Materiale non combustibile e/o reagente

• Soluzioni in acciaio termicamente efficienti

• Facile integrazione di sistemi di generazione di

energia rinnovabile

• Eccellente isolamento acustico

2- Lavorazione/Messa in opera

• Prefabbricazione in officina

• Sistema costruttivo “a secco”

• …

4- Rimozione/Smaltimento

• Facile smantellamento

• Possibilità di riutilizzo dei

materiali

• Riciclabilità al 100%

senza perdita di qualità

Materiali da costruzione

Cantiere

Vita dell’edificio e decostruzione

vantaggi della

costruzione in acciaio

in tutte le fasi di vita

dell’edificio

u

v

w

x

Nasce in America nel 1993 US Green Building Counsil (US GBC) no-profit association

Ne esiste una versione italiana dal 2008 IT Green Building Counsil (IT GBC)

Building 3 Le Varesine - MI

“Diamantone”

Alte percentuali di materiale

prodotto “localmente”

Alte percentuali di materiale

riciclato

Alte percentuali di materiale

riciclabile

I processi INNOVATIVI di produzione degli acciai garantiscono:

• Ingombri ridottissimi & leggerezza strutturale

… 40cm di ingombro degli elementi strutturali di base per supportare quale altezza di un edificio commerciale?

Almeno 140m!

LA SOLUZIONE IN ACCIAIO: come rimanere in piedi davanti al sisma

Le strutture portanti in acciaio garantiscono la possibilità di assorbire l’energia sismica utilizzando le elevate riserve plastiche tipiche del materiale, tramite l’uso di dettagli costruttivi decisamente più performanti rispetto a quelli che sarebbero necessario prevedere in una struttura realizzata con altri materiali.

Duttilità Esempio pratico: elevato

numero di cicli di isteresi

ottenuti sperimentalmente su

nodo in calcestruzzo rinforzato

con piccolo profilo in acciaio

LA SOLUZIONE IN ACCIAIO: come rimanere in piedi davanti al sisma L’energia sismica si traduce principalmente in sollecitazioni ORIZZONTALI sulla struttura: dissipazione dell’energia tramite lo sviluppo di cerniere plastiche in zone particolari quali l’estremità delle travi o nei nodi trave-colonna.

Metodi costruttivi in acciaio intrinsecamente sicuri e dissipativi grazie all’adozione di collegamenti rigidi

ESEMPIO: ISTITUTO PROFESSIONALE “L. EINAUDI”

Luogo: Italia - Chiari (BS) Anno di realizzazione: 2011 – Comparto Cultura

LEGGERO

CONTROVENTATO

NO Collasso Strutturale

Anche per i non addetti ai lavori basti ricordare

la legge del fisico Newton (A.D. 1642):

Forza su edificio massa (x) accelerazione sismica

Che valore diamo alla perdita di una vita umana?

Acciaio e fuoco

Il materiale acciaio inizia a perdere le proprie proprietà meccaniche di rigidezza e resistenza a partire circa dai 400°C in poi

Per garantire la sicurezza strutturale e degli occupanti vengono emanate dai VVF norme prescrittive con richiesta di resistenza R(EI). Tali normative sono spesso più conservative di quelle in vigore in altri paesi Nord Europei quali per esempio Germania e Inghilterra

Queste richieste prescrittive di sicurezza rispecchiano sempre le reali necessità ed inoltre sono automaticamente garanzia di sicurezza ?

La ricostruzione del WTC a NYC

La ricostruzione ha visto

come protagonista il

riuso massiccio del

materiale acciaio

Garanzia di sicurezza?

ESEMPIO - PARKING di INTERSCAMBIO con elementi strutturali zincati

In questo esempio esiste una reale necessità di garantire una resistenza R90?

• Protezione attiva - misure da adottarsi al fine di ottenere lo spegnimento dell’incendio nella sua fase iniziale: sprinkler, estintori, evacuatori di fumo, indicazione via di fuga, sistemi di idranti, sistemi di rilevazione fumi e allarmi

• Protezione passiva – misure che vengono adottate ai fini di ridurre al minimo i danni all’edificio durante la fase di incendio generalizzato: resistenza al fuoco degli elementi portanti (colonne rivestite – acciaio cls, vernici intumescenti, rivestimenti spruzzati), compartimentazione (tramezzi, muri tagliafuoco, saracinesche)

• NEW! Approcci Prestazionali da DM 09/05/2007 – applicazione di modelli di calcolo, di fluidodinamica o agli elementi finiti per determinare le temperature in fase di incendio simulando il REALE comportamento dell’incendio ed il comportamento meccanico strutturale. A favore: la possibilità di realizzare edifici in acciaio con un adeguato livello di sicurezza abbattendo i costi delle protezioni attive / passive. Tuttavia, sono necessari strumenti di analisi sofisticati e professionisti ingegneri abilitati all’utilizzo di tali strumenti.

I METODI PER REALIZZARE STRUTTURE IN ACCIAIO RESISTENTI ALL’INCENDIO

Test in scala reale – Approccio Prestazionale (Ingegneristico)

Massima temperatura raggiunta negli elementi strutturali 1150°C

I telai in struttura composta (piolati) a vista NON protetti al fuoco avrebbero dovuto

mostrare segni di collasso ben al di sotto di queste temperature…

… e comunque il collasso strutturale NON avviene!

I sistemi di protezione passiva al fuoco sembrerebbero in questo caso superflui

-> posso ovviare a questi costi aggiuntivi che spesso influenzano il mercato delle costruzioni?

ISO-834 Curve

0

200

400

600

800

1000

1200

0 30 60

q [°C]

90 120 180

t [min]

1110

945

1006

1049

842

DURABILITA’: come resistere nei decenni a venire

Anche gli aspetti di durabilità possono essere gestiti con cura sfruttando diverse tecniche di protezione agli agenti atmosferici quali l’auto-protezione, la zincatura, la verniciatura o i sistemi misti di zincatura & verniciatura per garantire i più elevati standard

HOTEL – acciaio auto-patinabile Weathering Steel (+W)

PASSERELLA PEDONALE – protezione

dell’acciaio mediante verniciatura e cicli

combinati per una elevata durabilità richiesta

in classe C2 (oltre 15 anni)

PARCHEGGIO FUORI TERRA – protezione

dell’acciaio mediante processo di zincatura a

caldo che garantisce buona durabilità a costi

contenuti

Grazie