Introduzione al sistema - Cobiax Italia S.r.l. · 4.4.5 Verifica della fessurazione ... ridotte di...

Introduzione al sistema

Solai in c.a. alleggeriti

Sistemi di alleggerimento per solai a piastra

leggeroleggeroleggeroleggero ---- convenienteconvenienteconvenienteconveniente ---- sostenibilesostenibilesostenibilesostenibile

CO2

Ton. risparmiate

con Cobiax dal 2004

65.781 t

solaio a piastra alleggerito

Cobiax Italia srl

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INDICE

1. Cobiax® I Vantaggi BIG 5 ........................................................................................... 5

1.1 Solai a piastra alleggeriti per l’ottimizzazione delle risorse nelle strutture .............................. 5

1.2 Big5, i vantaggi della tecnologia cobiax® ................................................................................. 6

1.3 Le sfere e l’ecosostenibilità ................................................................................................... 6

1.4 Introduzione ai solai bidirezionali .......................................................................................... 6

1.5 Il sistema cobiax® .................................................................................................................. 9

1.6 I prodotti ............................................................................................................................ 10 1.6.1 Sistema cobiax

® per completa casseratura in opera ................................................................................ 10

1.6.2 Per sistema con lastra semi-prefabbricata .............................................................................................. 11

1.7 Tipologia elementi di alleggerimento ................................................................................... 12

1.8 Il progetto........................................................................................................................... 13 1.8.1 Fase preliminare....................................................................................................................................... 13 1.8.2 Fase progetto esecutivo ........................................................................................................................... 13 1.8.3 Fase di produzione e fornitura ................................................................................................................. 13 1.8.4 Fase di posa in opera e getto del calcestruzzo ......................................................................................... 14

2. Base sperimentale del sistema cobiax® ................................................................. 15

2.1 Introduzione alla tecnologia ................................................................................................ 16

2.2 Comportamento flessionale ................................................................................................ 17 2.2.1 Resistenza flessionale .............................................................................................................................. 17 2.2.2 Freccia di inflessione ................................................................................................................................ 17

2.3 Comportamento a taglio e punzonamento ........................................................................... 18 2.3.1 Resistenza al taglio: considerazioni introduttive e riferimenti normativi ................................................ 18 2.3.2 Risultati dei testi e analisi comparativa ................................................................................................... 18 2.3.3 Resistenza al punzonamento ................................................................................................................... 22

2.4 Considerazioni finali ............................................................................................................ 23

3. Specifiche Tecniche cobiax® ..................................................................................... 27

3.1 Allegato A-1 : Dimensionamento a flessione ........................................................................ 28 3.1.1 Valori limite nel dimensionamento dell’armatura a flessione secondo il metodo EC2 in solette con

alleggerimenti sferici cobiax® (Tipo Eco-Line) ....................................................................................................... 28

3.2 Allegato A-2: Dimensionamento a taglio .............................................................................. 30 3.2.1 Fondamenti sulla resistenza al taglio di una soletta cobiax

® ................................................................... 30

3.2.2 Resistenza a taglio secondo EN 1992-1-1 (EC2 – 6.2) .............................................................................. 31 3.2.3 Resistenza al taglio per solette cobiax

® .................................................................................................... 31

3.2.4 Fattore αQ(CB) - limite di resistenza a taglio senza armatura per solette cobiax® ..................................... 32

3.2.5 Esempio di rilevazione di αQ(CB) - (H=25 cm / D=180mm) ...................................................................... 33 3.2.6 Annotazioni .............................................................................................................................................. 34 3.2.7 Letteratura ............................................................................................................................................... 34


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3.3 Allegato B-1: Omologazione e Certificazione CE ................................................................... 35 3.3.1 Omologazione del sistema di alleggerimento ECO-LINE .......................................................................... 35 3.3.2 Omologazione del sistema di alleggerimento SLIM-LINE ......................................................................... 37 3.3.3 Certificazione CE ...................................................................................................................................... 39

3.4 Allegato C-1: Specifiche Antincendio .................................................................................... 40 3.4.1 Resistenza (R) – tenuta (E) ed isolamento (I) al FUOCO ........................................................................... 40 3.4.2 Certificazione Anti-Incendio MFPA [inglese] ............................................................................................ 41

4. La Progettazione .......................................................................................................... 49

4.1 Premessa ............................................................................................................................ 50 4.1.1 Tabella per il dimensionamento dei solai cobiax

® .................................................................................... 51

4.2 Gamma dei prodotti ............................................................................................................ 52 4.2.1 Gamma Slim-Line

®, CBCM

®- S ................................................................................................................... 52

4.2.2 Gamma Eco-Line®, CBCM

® - E ................................................................................................................... 53

4.3 Determinazione degli spessori ............................................................................................. 54 4.3.1 Soluzione interamente gettata in opera .................................................................................................. 54 4.3.2 Soluzione semi-prefabbricata con getto di completamento in opera ..................................................... 55

4.4 Aspetti tecnici fondamentali per il calcolo del solaio cobiax® ................................................ 56 4.4.1 Calcolo a flessione .................................................................................................................................... 56 4.4.2 Capacità portante a taglio cobiax

® ........................................................................................................... 56

4.4.3 Punzonamento ......................................................................................................................................... 57 4.4.4 Verifica della fuga tra strati di calcestruzzo gettati in tempi diversi ........................................................ 58 4.4.5 Verifica della fessurazione ....................................................................................................................... 59 4.4.6 Isolamento acustico e termico ................................................................................................................. 60 4.4.7 Modo proprio di vibrare ........................................................................................................................... 62 4.4.8 Punzonamento localizzato ....................................................................................................................... 63

4.5 Esempio di Calcolo .............................................................................................................. 64

5. L’armo del solaio cobiax® .......................................................................................... 69

5.1 Armo del solaio con il sistema CBCM® .................................................................................. 70 5.1.1 Le gabbie di alleggerimento cobiax

® CBCM

® ............................................................................................ 70

5.1.2 Le istruzioni di posa con il sistema CBCM® .............................................................................................. 70

5.2 Armo del solaio con il sistema CBLM-L® ................................................................................ 71 5.2.1 Il modulo cobiax

® CBLM-L

® ....................................................................................................................... 71

5.2.2 Le istruzioni di posa con il sistema CBLM-L® ............................................................................................ 72

5.3 Getto del cls per soluzioni di posa in opera tipo CBCM® e CBLM® ........................................... 74 5.3.1 Raccomandazioni particolari .................................................................................................................... 75 5.3.2 Note per il getto di calcestruzzo in due fasi ............................................................................................. 75

5.4 Le istruzioni di posa del sistema con lastra semi-prefabbricata ............................................. 77

5.5 Note relative alla costruzione delle lastre semi-prefabbricate .............................................. 79 5.5.1 Posizione dei tralicci nella lastra .............................................................................................................. 79

5.6 La puntellatura ................................................................................................................... 80


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5.7 Combinazioni possibili con il sistema cobiax® ....................................................................... 81 5.7.1 Realizzazione di impianti all’interno del solaio ........................................................................................ 81 5.7.2 Abbinamento con elementi portanti termoisolanti ................................................................................. 82 5.7.3 Abbinamento alla post-tensione in opera ............................................................................................... 83 5.7.4 Nella realizzazione di impianti da ponte .................................................................................................. 84

6. Sezioni Tipologiche ..................................................................................................... 85

6.1 Sezioni minime SLIM-LINE® .................................................................................................. 86

6.2 Sezioni minime ECO-LINE® ................................................................................................... 93

7. Analisi costi / benefici ................................................................................................ 99

7.1 I guadagni ......................................................................................................................... 100 7.1.1 Risparmio/Aumento di valore ................................................................................................................ 100 7.1.2 Valore aggiunto/Benefici ....................................................................................................................... 100

7.2 Costi di posa in opera del sistema cobiax® .......................................................................... 101

7.3 Voci di capitolato .............................................................................................................. 104


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Palazzo Lombardia


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cobiax®

I Vantaggi BIG 5

1.1 Solai a piastra alleggeriti per l’ottimizzazione delle risorse nelle strutture


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E’ la natura stessa che ci fornisce l’esempio di una struttura solida ed allo stesso tempo leggera. Le ossa degli uccelli ad es. sono cave; se così non fosse, non sarebbero in grado di volare! Di qui l’idea di tradurre questo concetto anche alle solette in c.a. e dunque di sostituire il calcestruzzo solo nelle zone dove esso sviluppa il suo minor effetto utile. Nella fattispecie, il cls viene mantenuto in prossimità della cappa superiore ed inferiore, nonché negli elementi di connessione tra queste ultime, che garantiranno le necessarie prestazioni alle diverse modalità di sollecitazione. Limitare l’utilizzo di materiale superfluo significa pure impiego consapevole delle risorse.

Il prodotto: le sfere cave in polietilene riciclato ad alta densità HDPE, distribuite omogeneamente all’interno del solaio, riducono il peso proprio dello stesso senza influire in alcun modo sul comportamento strutturale, né sulla resistenza al fuoco.

1.2 Big5, i vantaggi della tecnologia cobiax®

Leggero, portata bidirezionale Risparmio di peso fino al 35% (a parità di spessore H di un analogo solaio massiccio) Ampie campate senza travi sporgenti Intradosso piano per una maggiore flessibilità nell’installazione di impianti Architettura libera, flessibilità d’uso

Fino al 50% di pilastri in meno; per una riconversione della destinazione d’uso facilitata Sicurezza antisismica

Riduzione della massa partecipante, riduzione dei potenziali danni (relativamente al solaio massiccio) Impiego consapevole delle risorse Risparmio sul materiale da costruzione, riduzione delle emissioni di CO2

1.3 Le sfere e l’ecosostenibilità

Il materiale che compone le sfere di alleggerimento (HDPE – Polietilene ad alta densità) è derivato al 95% dagli scarti. Inoltre, con una sfera Ø360 mm si riescono a risparmiare circa 60 kg di calcestruzzo, ossia 7,20 kg di cemento. Produrre una tonnellata di cemento genera emissioni di CO2 per 700 kg; quindi la nostra sfera ha già fatto risparmiare ben 5,04 kg di CO2! Ossia quanto un’auto di media cilindrata brucia percorrendo ca. 33 km. [150g/km]

1.4 Introduzione ai solai bidirezionali


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Per introdurre il sistema cobiax® nella costruzione dei solai è necessario prima descrivere i fondamenti su cui poggia questa innovativa tecnologia. Qui di seguito verranno quindi esposti i principali requisiti e vantaggi per una soletta avente capacità portante in due direzioni (che chiameremo bidirezionale).

Uno dei parametri decisivi per sfruttare appieno la bidirezionalità che offre il sistema, è il rapporto tra le luci della maglia di pilastrata che non dovrebbe superare L1/L2 ≤ 2 ; ovvero la luce maggiore non dovrebbe superare il doppio della luce minore.

2min

≤LLMax

Supponiamo quindi che si sia impostata una pilastrata con luci nelle due direzioni che rispondano ai requisiti appena elencati. Oggi come oggi, anche con la crescente diffusione dei sistemi di casseratura continua modulari, l’opzione della soletta bidirezionale diventa una scelta del tutto obbligata. Di questa famiglia fanno parte le solette a getto completo di cls (massicce) e le solette alleggerite bidirezionali.

In linea generale, se messo a confronto con uno dei classici sistemi a solaio monodirezionale1 alleggerito, è corretto affermare che la soletta alleggerita bidirezionale comporta:

� Spessori di solaio inferiori (a parità di sovraccarichi e luci);

� Luci più ampie e/o sovraccarichi maggiori (a parità di spessore);

� L’assenza di sottosporgenze offre non solo una notevole libertà di redistribuzione degli ambienti conseguenti ad eventuali riconversioni, ma anche una estrema libertà nel layout impiantistico;

� Sempre nel caso di ridistribuzione degli impianti, l’agevole forabilità, anche in corso d’opera, fa delle solette bidirezionali il solaio ideale;

� Una grande capacità di ridistribuzione trasversale dei carichi concentrati, anche molto superiori a quelli nominali caratteristici dettati dalle normative vigenti, come ad es. nelle installazioni di macchine ed apparati di notevole peso;

� Il buon isolamento acustico, nonché termico, discende direttamente dalla buona massa strutturale;

� Con l’introduzione sul mercato dei sistemi di casseratura modulari, la produttività è cresciuta drasticamente, sia per quanto concerne i tempi di posa dei casseri stessi, nonché la rimozione dei pannelli che può generalmente avvenire già dopo 3÷4 gg dal completamento del getto.

1 Del tipo travetti, alveolare, o a lastra tipo predalles con materiale alleggerente interposto


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Generalizzando inoltre, si può affermare che, nel confronto tra due solette di pari spessore, il tipo alleggerito, essendo dotato di una massa ridotta, oltre ad avere una maggiore efficienza nello sfruttamento delle risorse2, offre una serie di vantaggi che vale la pena evidenziare:

� Riduzione significativa delle frecce di inflessione, specie a tempo infinito3. Questo fenomeno è molto sensibile ai carichi di tipo permanente (dei quali fa parte “in primis” il peso proprio del solaio).

� La riduzione degli sforzi di reazione sugli appoggi è da annoverarsi tra gli effetti gradevoli sulla globalità della struttura in quanto, a parità di armature, permetterebbe una riduzione della sezione dei pilastri nonché al lim. delle dimensioni delle fondazioni (nella fattispecie in edifici a più livelli), con relativa riduzione dei costi di costruzione o viceversa, in una riduzione delle pressioni sia sugli elementi verticali, che sul terreno.

� Sempre a tale proposito ed intrinsecamente al solaio, le ridotte reazioni verticali, si traducono in forze ridotte di punzonamento locali, che in molti casi mettono in crisi la zona di resistenza a taglio nell’intorno dei pilastri o degli spigoli interni (fenomeno del punzonamento4).

� La riduzione di massa, se applicata alle accelerazioni derivanti dall’azione sismica agente, riduce le forze sollecitanti e quindi ne trarrà beneficio sia il tagliante orizzontale, che quello verticale sismico di piano.

� Il comportamento ortotropo della piastra d’impalcato, rende la struttura estremamente rigida nel suo piano, tale da garantirne il perfetto funzionamento nel trasferimento del tagliante sismico alle strutture verticali addebitamente disposte a tale scopo. Dualmente, tramite le bretelle costituite dalle due cappe di intradosso ed estradosso, la piastra funge da diaframma perfetto anche nel contenimento della spinta delle terre nel caso di solai di vani interrati multipiano.

2 Risparmiare cls significa ridurre lo spreco dei materiali. I solai alleggeriti tolgono il cls dalle zone in cui esso non esplica alcun effetto tecnico. 3 Il fenomeno dello scorrimento viscoso è strettamente legato alle proprietà intrinseche del cls. Trattasi di una sorta di affaticamento provocato dalle tensioni costanti nel tempo. L’effetto non coinvolge la sicurezza della struttura, ma è un difetto estetico che crea disagio nella persona che osserva il profilo del solaio, nella fattispecie sui bordi liberi in vista. 4 In molti casi è la resistenza a punzonamento il vero parametro determinante nel dimensionamento di un solaio.


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1.5 Il sistema cobiax®

Il sistema cobiax® si inserisce quindi a pieno titolo nella classe delle solette bidirezionali alleggerite.

Esso si distingue dai sistemi concorrenti per molteplici fattori:

� E’ l’unico che gode di omologazione a livello europeo [DIBt Z-15.1-282].

� La morfologia sferica dell’alleggerimento (CBB®) comporta all’interno della soletta ed in fase di esercizio, un flusso delle tensioni che segue linee morbide ed ininterrotte nello spazio5.

� La tecnica di dimensionamento delle armature segue la stessa procedura di calcolo di una soletta massiccia considerata ugualmente omogenea nei due sensi e quindi priva di discontinuità (non è “binervata”). A seguito dell’analisi FEM, nella fase di calcolo delle armature, si può utilizzare lo stesso post-processore usato per il dimensionamento delle armature per le solette massicce.

� Per sua natura il brevetto cobiax®, dal momento che il passo delle armature di intradosso può essere assunto a piacimento, non necessita di armatura integrativa a fessurazione.

� La sequenza di gabbie di alleggerimento CBCM® funge da distanziatore su cui poggiare l’armatura superiore.

� L’elevata produttività in cantiere, nella fattispecie per il sistema CBLM-L® [ca. 40mq/giorno/uomo], riteniamo che ne faccia il sistema d’armo più veloce in assoluto, nell’ambito dei solai bidirezionali alleggeriti.

� Non è necessario un calcestruzzo extra-fluido in fase di getto.

� Si adatta perfettamente ad ogni tipo di configurazione planimetrica.

� Gode dell’esperienza di oltre 10 anni di realizzazioni in Italia; fregiandosi inoltre del titolo di “solaio più alto6 d’Italia”.

5 E’ scientificamente provato che una cavità con forma squadrata all’interno di un elemento sotto sforzo, per qualsiasi tipo di materiale, costituisce punto di debolezza per la struttura. 6 Vedi referenza palazzo Altra Sede Regione Lombardia


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1.6 I prodotti

Evolutosi negli anni, il sistema cobiax® offre oggi una gamma completa di prodotti in grado di soddisfare ogni tipo di esigenza di cantiere. Le tipologie di fornitura in opera si differenziano, a seconda della modalità di messa in opera, in due grandi famiglie:

� Sistema per completa casseratura in opera7 � Sistema per lastra semi-prefabbricata

1.6.1 Sistema cobiax® per completa casseratura in opera8

Gabbie di alleggerimento singole CBCM®

Costituite da una gabbia CBC® in tondo di acciaio nervato della lunghezza variabile da L=240÷250cm, contenente una serie di corpi cavi CBB® in polietilene ad alta densità (HDPE) inserite con il passo minimo previsto atto a garantire il massimo alleggerimento possibile9. Oltre a determinare l’elemento base di costruzione per tutte le altre varianti di prodotto, può essere fornito in cantiere come entità singola e posato direttamente sull’armatura incrociata inferiore fungendo quindi da distanziatore per l’armatura superiore.

Moduli di alleggerimento CBLM®

Costituiti da una serie di gabbie CBCM® assemblate tra loro con una leggera armatura costruttiva. Il modulo così costruito potrà avere dimensioni di ingombro di larghezza B=250cm ed una lunghezza variabile, generalmente fino a L=6,0mt. La posa avverrà direttamente sull’armatura inferiore, alla stessa stregua delle gabbie di alleggerimento singole.

7 La casseratura completa in opera si è rapidamente diffusa negli ultimi tempi, anche in ragione della estrema modularità e adattamento ad ogni tipo di solaio, nonché per la flessibilità per il recupero e riutilizzo immediato dei pannelli a brevissimo tempo dopo il getto dei solai stessi. 8 A questi sistemi è subordinata una procedura di getto del cls suddivisa in due fasi. Una prima strisciata fino ad una altezza di D/3 (un terzo ca. del diametro della sfera) od alternativamente fino al ricoprimento di ca. 2÷3cm del corrente inferiore delle gabbie di alleggerimento; mentre il getto di completamento potrà essere eseguito già dopo una attesa di ca. 2÷3h dalla fine di quest’ultima (dipendentemente dalle condizioni termo-igrometriche durante la fase del getto stessa). Si consiglia invece di procedere al getto delle zone prive di sfere in una unica fase, confinando ev. tali zone con una rete fermagetto (vedi disposizioni relative al getto). 9 La larghezza della gabbia, corrispondente all’interasse min. delle sfere, è pari a i=10/9xD (ove D = diametro della sfera associata). Per i diametri delle sfere disponibili vedasi la tabella allegata al manuale di progettazione.


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Moduli semi-armati di alleggerimento CBLM®-L

Costituiti da una serie di gabbie CBCM® collegate direttamente all’armatura inferiore longitudinale di calcolo mediante fissaggio con punti di saldatura. Nei moduli stessi è prevista inoltre l’integrazione dei connettori a taglio a doppia testa rifollata, laddove in planimetria si rende necessario l’armo a taglio per punzonamento. La posa di questi elementi può avvenire sia prima che dopo la posa dell’armatura trasversale inferiore. Il modulo così costruito potrà avere dimensioni di ingombro di larghezza B=250cm ed una lunghezza variabile fino a L=13,6mt. Saranno predisposti un numero di punti di aggancio debitamente ancorati all’armatura longitudinale attraverso i quali avverrà il sollevamento e la movimentazione che, visto il peso relativamente ridotto del modulo stesso (max ca. 20÷25kg/mq), potrà essere eseguita mediante la gru di cantiere.

1.6.2 Per sistema con lastra semi-prefabbricata

Gabbie di alleggerimento singole CBCM®

Disposta la base che in questo caso costituita da comuni lastre semi-prefabbricate debitamente puntellate in funzione del peso del solaio, e disposta l’armatura trasversale (che va infilata attraverso i tralicci della lastra), verranno posizionate le gabbie CBCM® nelle posizioni libere parallele ai tralicci della lastra. Le gabbie fungono anche in questo caso da distanziatori per la successiva posa dell’armatura incrociata superiore. Quest’ultima andrà legata ai correnti superiori dei tralicci con delle apposite spille per eliminare il fenomeno del galleggiamento degli alleggerimenti in fase di getto, che quindi si potrà eseguire in una sola fase.


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1.7 Tipologia elementi di alleggerimento

CBCM - Gabbie di alleggerimento®

SLIM 200/315mm®

200

SLIM 220/315mm®

220

SLIM 180/315mm®180

SLIM 160/315mm®

160

SLIM 140/315mm®

140

SLIM 120/315mm®120

SLIM 100/315mm®

100

ALLEGGERIMENTO SLIM-LINE

CBCM - Gabbie di alleggerimento®

ALLEGGERIMENTO ECO-LINE

ECO 225 ECO 270 ECO 315® ® ®

ECO 360 ECO 450®® ECO 405®


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1.8 Il progetto

1.8.1 Fase preliminare

� Studio del sistema strutturale con l’adozione di solette cobiax® da parte del progettista10.

� Richiesta di conferma di fattibilità e valutazione dei costi di massima a Cobiax Italia srl11.

� Ordine scritto di produzione dei moduli da parte dell’impresa costruttrice o di chi per essa.

Modello Elementi Finiti

1.8.2 Fase progetto esecutivo

� Invio a Cobiax Italia srl della disposizione definitiva di tutti gli elementi di interesse per il solaio, inclusa la forometria12.

� Cobiax Italia srl si occuperà di elaborare un piano di posa particolareggiato e di puntellatura (nel caso di elementi a lastra semi-prefabbricata) con la relativa disposizione delle sfere di alleggerimento.

� Cobiax Italia srl richiederà una conferma scritta di accettazione del piano di posa particolareggiato che darà a sua volta il via libera alla produzione dei moduli.

� Il calcolo statico assieme alla relativa relazione tecnica, l’assistenza al collaudo e all’elaborazione dei disegni tecnici esecutivi, possono essere prodotti dalla stessa Cobiax Italia srl.

� In ogni caso, Cobiax Italia srl realizzerà il disegno del piano di posa degli alleggerimenti su indicazioni dello strutturista incaricato al calcolo delle solette.

Fase di elaborazione del Piano di Posa

1.8.3 Fase di produzione e fornitura

� Cobiax Italia srl si metterà in contatto con l’impresa incaricata, per definire le sequenze e la tempistica di fornitura in cantiere13.

� Cobiax Italia srl si occupa della supervisione di tutte le fasi di produzione.

� Sistema di controllo di qualità QLL 06/2004 � Fornitura dei moduli (a piè d’opera solo se previsto come da

contratto) � Fornitura dei certificati di conformità14 dei materiali forniti ed ev.

anche fornitura di spezzoni di prova per le diverse tipologie di Diametro e lotti di produzione sia per l’armatura a flessione che a taglio (solo in caso di fornitura CBLM®-L).

Produzione di un modulo semi-armato CBLM-L®

10 Si fa riferimento al manuale di progettazione per le caratteristiche tecniche e la tabella indicante la tipologia di alleggerimenti disponibili. 11 Si raccomanda comunque, prima di procedere alla fase progettuale esecutiva, di chiedere consulenza all’ufficio tecnico di Cobiax Italia srl ([email protected]) per la compatibilità della sezione in studio con la soluzione definitiva che andrà poi fornita in opera. 12 E’ possibile, in questa fase, chiedere di predisporre zone o tracce prive di alleggerimenti per l’eventuale inserimento di impianti di vario genere. 13 Queste informazioni coinvolgono la sequenza del numero di pila delle cataste per la spedizione e di conseguenza la catena di produzione dei moduli (solo nel caso di fornitura del moduli CBLM-L). Contestualmente, e solo nel caso in cui Cobiax Italia srl abbia ricevuto l’incarico della elaborazione dei disegni esecutivi, all’impresa verrà consegnata la distinta dettagliata dei ferri di armatura per tutte le posizioni del solaio (esclusi i cordoli - per i quali verrà comunque indicata la tipologia dei correnti assieme alle zone di sovrapposizione, ed il tipo e passo di staffe da utilizzarsi). 14 Come previsto dalle normative vigenti, i prodotti per uso strutturale possono essere impiegati solo se in possesso di marcatura CE (Direttiva 89/106/CEE). I certificati di origine e di collaudo sui singoli lotti dei materiali di cui sopra sono a cura dello stabilimento di fabbricazione e seguono l’art. 59 del DPR n.380/2001.


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1.8.4 Fase di posa in opera e getto del calcestruzzo

� Sugli elaborati consegnati all’impresa, sono indicate con chiarezza le istruzioni per il montaggio. Nel caso l’impresa non abbia avuto in precedenza esperienze con il nostro sistema, Cobiax Italia srl incaricherà un proprio tecnico a sovrintendere alla corretta interpretazione delle istruzioni di montaggio15 in cantiere.

� La classe di resistenza del calcestruzzo è indicata sulle tavole esecutive; inoltre sono indicate le prescrizioni sulle granulometrie degli inerti, il valore massimo del rapporto acqua/cemento e tutte le prescrizioni di miscela (funzione a sua volta della tipologia di ambiente di esercizio). La classe di slump in cantiere dovrà sempre essere almeno S4. Tale valore si rende necessario per garantire il totale avvolgimento delle armature di intradosso nelle posizioni sotto gli alleggerimenti.

� Come già descritto più sopra, nel caso si avesse optato per un sistema costruttivo a totale casseratura in opera, si rende necessario eseguire il getto in due fasi come descritto nella nota6. Mentre nel caso del getto di completamento su solaio semi-prefabbricato a lastra, questa procedura potrà avvenire in un getto unico.

15 In genere l’assistenza si intende prestata nelle fasi iniziali di posa dell’armatura di collegamento inferiore ed è limitata ad una campata tipo. E’ inoltre sottointeso che essa è fornita solo in presenza della Direzione dei Lavori.


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Base sperimentale del sistema cobiax®


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Martina Schnellenbach-Held, Markus Aldejohann

Fig.1 Alleggerimenti Cobiax dopo la posa

2.1 Introduzione alla tecnologia

Il principale vantaggio delle piastre biassiali alleggerite cobiax® è di riunire i vantaggi fondamentali del sistema a piastra biassiale massiccio e della soletta alleggerita portante in una sola direzione. Infatti, allo stesso tempo, si ottiene una elevata capacità portante in entrambe le direzioni (tipica della soletta massiccia) unita alla riduzione del peso proprio e alla flessibilità dei pannelli prefabbricati. Le peculiarità del sistema risultano decisive già nel momento della scelta e configurazione dello schema statico della struttura. Un sistema a piastra di questo tipo permette di realizzare strutture portanti più snelle e campate più ampie. Il principio su cui si basa la progettazione delle piastre alleggerite cobiax® è la produzione industriale di gabbie, realizzate con rete elettrosaldata, all’interno della quale si inseriscono sfere cave in polietilene ad alta densità. Da qui le vie possono essere diverse, da cui la flessibilità del prodotto: � le gabbie con gli alleggerimenti sferici possono

essere montate direttamente e singolarmente sopra alla doppia orditura di armatura di intradosso in cantiere;

� possono essere montate su “moduli” aventi una orditura di armatura portante di intradosso ed aventi dimensioni BxL=250xLcm e poi calate sul cassero in cantiere (risparmiando quindi tutto il tempo di posa e legatura delle singole gabbie);

� possono essere montate su lastre tralicciate (tipo “Predalles”).

Per tutti i sistemi l’armatura negativa a flessione si lega alla parte superiore delle gabbie di alleggerimento che fungono quindi da distanziatori. In questo modo le sfere cave vanno a sostituirsi al calcestruzzo in una zona del solaio in cui questo non esplica funzione di tipo strutturale. Negli ultimi anni gli autori hanno realizzato un’ampia gamma di studi sul comportamento strutturale delle piastre biassiali alleggerite cobiax®: i parametri studiati spaziano dal comportamento flessionale, al taglio ed il punzonamento, alla resistenza al fuoco, alle proprietà termo-acustiche. Per il taglio in particolare si è constatato che la resistenza va ben oltre l’effettiva area resistente verticale nella sezione del massimo vuoto, a conferma della bontà dei modelli a traliccio spaziali per definire la meccanica di tale resistenza. Inoltre si sono esaminati più dettagliatamente l’ancoraggio delle barre di armatura nelle vicinanze degli alleggerimenti la resistenza al punzonamento locale del solaio in presenza di un carico concentrato. Si è verificata l’applicabilità delle normative europee agli stati limite (cfr. EC2, DIN 1045, ecc.) ed i buoni risultati ottenuti hanno portato finalmente alla omologazione ufficiale DIBt per il solaio cobiax®.

Prof. Dr. –Ing. Martina Schnellenbach-Held: 1982 Diploma e 1991 Disertation an der Ruhr-Universität Bochum: 05/92 fino 07/97 Philipp Holzamann AG Düsseldorf: 08/97 fino 04/04 docente università Institut für Massivbau der TU Darmstadt dove assieme a Dipl. Ing. Karsten Pfeffer ha sviluppato il sistema Cobiax®: dal 04/04 docente universitario presso l’Institut für Massivbau Università Duisburg-Essen.

Dipl. –Ing Markus Aldeiohann: 2001 Diploma alla RWTH Aachen: 11/97 fino 04/98 esperienza estera Bauer Spezialtiefbau – Filippine: 06/01 fino 08/02 Technisches Büro der Philipp Holzmann AG: 09/02 fino 03/04 ricercatore all’Institut für Massivbau der TU Darmstadt: dal 04/04 ricercatore all’Institut für Massivbau Università a Duisburg –Essen.


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2.2 Comportamento flessionale

2.2.1 Resistenza flessionale 2.2.2 Freccia di inflessione

La resistenza flessionale delle piastre alleggerite a portata bidirezionale cobiax® è stata determinata sperimentalmente su piastre di diverso spessore e con alleggerimenti (sfere) di vario diametro. Il comportamento strutturale ed il carico di collasso delle piastre cobiax®, determinati attraverso questi test, differiscono di poco da quelli di una piastra massiccia con caratteristiche simili. In ogni caso il calcolo strutturale per questo tipo di solaio deve includere la verifica della posizione dell’asse neutro della sezione. Nel caso una sezione fosse spinta in modo tale che il piano a.n. risultasse sezionare la sfera, allo SLU, sarebbe necessario ricavare una sezione equivalente. Nei casi usuali tuttavia il problema non sussiste. A tal fine cobiax® ha comunque realizzato delle formulazioni analitiche e grafiche di ausilio al calcolo che definiscono tali limiti; nell’allegato A-1 viene rappresentato un diagramma che descrive il dominio di validità per diversi gradi di sollecitazione flessionale, calcolato secondo la normativa europea EC2 (EN1992), in relazione alle diverse posizioni dell’armatura a flessione e al diametro delle sfere. Nel rispetto di questi il dimensionamento segue l’iter di un analogo calcolo a piastra massiccia ed a sezione piena.

Mediante prove di carico su campioni di laboratorio e con l’ausilio del supporto numerico si è giunti al risultato che, per effetto della riduzione di inerzia, a parità di carico totale (peso proprio + sovraccarichi accidentali), la freccia di inflessione della piastra alleggerita cobiax® è approssimativamente il 10% maggiore di quella di una piastra massiccia. Facendo riferimento alla Fig. 2, la curva più in basso rappresenta il rapporto tra il carico totale (incluso peso proprio) del solaio alleggerito e quello del solaio massiccio, quella sopra il rapporto tra le frecce. Come evidenziato nella figura, fino ad un valore di 1.5 del rapporto tra i sovraccarichi ed il peso proprio massiccio, il solaio cobiax®, in virtù di un ridotto peso proprio, mostra frecce di inflessione comunque minori rispetto ad un solaio massiccio di pari spessore. Nelle usuali destinazioni d’uso delle solette infatti, il rapporto tra il sovraccarico ed il peso proprio massiccio è generalmente inferiore a 1.5. A prescindere dalle su citate valutazioni delle frecce istantanee (t=0), il vantaggio decisivo si ottiene laddove nel lungo periodo (t=∞) e quindi sotto gli effetti della viscosità del materiale calcestruzzo, con i coefficienti di partecipazione dei sovraccarichi variabili e quindi in funzione delle destinazioni d’uso su livello medio-bassi (ψ2i<0.7), la riduzione del peso proprio ha influenza decisiva per la riduzione della freccia in là negli anni.

Fig. 2 Diagramma di confronto flessionale CB/MD CB=cobiax® MD=Massiccio


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2.3 Comportamento a taglio e punzonamento

2.3.1 Resistenza al taglio: considerazioni introduttive e riferimenti normativi

In accordo con le principali normative europee, il calcolo della resistenza al taglio della sezione alleggerita di calcestruzzo dovrebbe essere effettuato considerando la minima larghezza di nervatura di bw (Fig.3). In realtà però questa sezione con larghezza così ridotta e coincidente approssimativamente al 10% della larghezza della sezione di una piastra massiccia è presente solo localmente. Se ci si sposta da questo punto infatti, la larghezza disponibile per la resistenza al taglio aumenta fino alla massima che è pari a quella della soluzione massiccia. Per determinare con più precisione la resistenza al taglio delle solette cobiax®, sono stati effettuati dei test specifici.

In conclusione, per determinare con più precisione la resistenza al taglio della soluzione alleggerita, sono stati effettuati dei test specifici: i primi su piastre realizzate con sfere da 18 cm, i secondi su piastre realizzate con sfere da 36 cm. In ogni serie di test sono state esaminate 4 piastre e con identica geometria, armatura e configurazione di carico. Il primo test di ogni serie è stato realizzato su una piastra massiccia, in modo da poter poi confrontare i risultati ottenuti con quelli derivanti dai test sulle piastre di tipo alleggerito. Tutti i test sono stati realizzati su piastre prive di specifica armatura resistente a taglio. La Tabella 1 mostra il programma dei test realizzati.

Fig.3 Geometria CB

Fig.4 Rottura per taglio. MD 450-V1 (sinistra), 450-V3 (destra)

2.3.2 Risultati dei testi e analisi comparativa

In termini di fessurazione e di resistenza al taglio, il comportamento della piastra cobiax® è stato quasi identico a quello della piastra massiccia, sebbene, come ci si aspettava, con un carico di rottura più basso. In tutti i test (piastra massiccia e alleggerita) la fessurazione per flessione ha inizio all’atto dell’applicazione del carico. Lo sviluppo della fessurazione avviene a partire dal punto di massima flessione e lungo una traiettoria leggermente inclinata rispetto al piano. Dai test si è rilevato che il carico di rottura al taglio della piastra cobiax® è pari ad un valore compreso tra il 55% e il 64% rispetto a quello di una piastra massiccia (Tabelle 2 e 3). Questo valore è significativamente maggiore di quello che si può ricavare attraverso l’applicazione rigorosa delle formule dedotte dalle normative (approssimativamente + 10%).

Tabella 2: Risultati dei test I Serie

MD

450 V-1 CB

450-V1 CB

450-V2 CB

450-V3 Freccia wmax [mm]

16.84 13.68 13.92 13.90

Vstruttura [kN]

16.86 16.86 16.86 16.86

Carico di rottura Vcr [kN]

654 340 328 316

Carico di rottura in % del MD

100% 52% 50% 48%

Carico di collasso Vu

654 367 359 416

Carico di collasso in % del MD

100% 56% 55% 64%

Tabella 1: Programma dei test, Serie I e II

Definizione Descrizione MDx-V1 Piastra massiccia senza corpi cavi CBx-V1 Piastra con corpi cavi, prodotta in un unico

getto: h = 450 mm o 250 mm

CBx-V2 Piastra con corpi cavi, prodotta in due fasi: 1. Produzione dell’elemento prefabbricato 2. Completamento della piastra dopo la

posa dell’elemento semi-prefabbricato h = 450 mm o 250 mm

CBx-V3 come CBx-V2 x = 450 mm o 250 mm


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Le fessure dovute al taglio, nelle piastre realizzate con elementi semi-prefabbricati, si sono generate in modo indipendente ed assolutamente non influenzate dalla presenza del secondo getto di completamento (Fig.4). Si deduce che non si ha una riduzione della capacità portante nelle piastre che presentano elementi semi-prefabbricati (Tabelle 2 e 3). Le diverse forme di fessurazione comparse nei test effettuati sono mostrate nella Fig. 5 (la forma delle fessure è quasi identica in tutti i test). Inoltre la fessurazione dovuta al taglio ha la forma di una curva che si sviluppa tra il punto di applicazione del carico e l’appoggio della piastra. Una fessura orizzontale si genera in corrispondenza dell’appoggio della piastra; questo per l’influenza delle forze di ancoraggio che si generano per la presenza delle armature longitudinali della piastra.

Fig.5 Schemi di rottura, I e II Serie

Nelle Fig. 6 e Fig. 7 sono riportate le curve che rappresentano la deformazione della piastra in funzione del carico applicato. Queste curve si riferiscono ai test realizzati sulla piastra MD250 ed ai tre test realizzati sulle piastre cobiax® CB250-V1, CB250-V2, CB250-V3. Le diverse fasi della formazione delle fessure sono rappresentate nei diagrammi dalle curve A, B, C e D. Il punto A rappresenta la prima fase di carico, in cui si è raggiunta completamente la condizione di fessurazione per flessione (ma non per taglio) e dopo la quale si annulla il carico applicato. In corrispondenza del punto B si è formata la prima fessura dovuta al taglio, in una delle due regioni della piastra interessata da questo tipo di sforzo. Il punto C identifica la formazione della fessura per taglio nella seconda regione interessata dallo sforzo tagliante e il punto D identifica lo stato finale di collasso della piastra. Nei test CB 250-V1 e CB 250-V2 non si è formata la seconda fessura per taglio prima che fosse raggiunto il collasso della piastra. In funzione dell’applicazione del carico, il comportamento a deformazione della piastra è all’incirca identico nei diversi test effettuati sulle piastre alleggerite. Le differenza che si sono evidenziate tra i test effettuato sul campione realizzato in opera (CB 250-V1) ed i test effettuati sui campioni prodotti utilizzando parte elementi prefabbricati (CB 250-V2 e CB 250-V3) sono insignificanti.

Fig. 6 Deformazione sotto carico, MD 250-V1

Tabella 3: Risultati dei test II Serie

MD

250 V-1 CB

250-V1 CB

250-V2 CB

250-V3 Freccia wmax [mm]

15.64 11.68 10.40 10.68

Vstruttura [kN]

6.47 6.47 6.47 6.47

Carico di rottura Vcr[kN]

263 157 154 150

Carico di rottura in % del MD

100% 60% 60% 57%

Carico di collasso Vu

350 210 192 198

Carico di collasso in % del MD

100% 60% 55% 57%


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Fig. 7 Deformazione sotto carico, da CB250-V1 a CB250-V3

Il fattore che influenza maggiormente la riduzione di resistenza al taglio delle piastre cobiax® (senza specifica armatura a taglio) è la ridotta area di calcestruzzo disponibile nella sezione perpendicolare al piano di fessurazione, che non consente il passaggio delle tensioni. La sezione a 45° che attraversa una fila di sfere (Fig. 8) corrisponde approssimativamente al piano lungo il quale si genera la fessurazione per taglio. Sulla parte destra della Fig. 8 è rappresentata l’area resistente effettiva della piastra. I rapporti tra le aree resistenti effettive dei due tipi di piastra (alleggerita e massiccia) sono mostrati nella Tabella 4. Si nota che questi rapporti corrispondono approssimativamente ai rapporti tra i carichi di collasso delle piastre cobiax® e i carichi di collasso delle piastre massicce ottenuti nei test. Nell’allegato A-2 invece, oltre ad una disquisizione teorica più dettagliata sul fenomeno, viene rappresentato il resoconto delle simulazioni eseguite su una serie di campioni aventi diverse altezze in funzione del diametro delle varie sfere di alleggerimento usate.

Fig. 8 Sezione A-A (sinistra), area resistente effettiva (destra)

Tabella 4: Rapporti tra le effettive aree resistenti

ACB [m2] AMD [m2] ACB/AMD

Serie I 0.515 0.922 56%

Serie II 0.141 0.242 58%


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A fronte di quanto detto finora ed ottemperando alla inadeguatezza del modello di resistenza al taglio assunto dalle normative tecniche in vigore, dato di fatto è che attualmente si ignora il contributo alla resistenza delle bielle a comportamento tridimensionali nelle regioni attorno alle sfere, come rappresentato chiaramente dal traliccio spaziale rappresentato nella Fig. 10. Questo comportamento che si intuisce attraverso i test, può essere validamente rilevato attraverso l’analisi vettoriale di un modello numerico tridimensionale non lineare agli elementi finiti. In Fig. 9 si mostra il confronto tra il piano di frattura comparso nei test e quello che è stato ricavato mediante l’analisi con simulazione numerica. Il calcolo agli elementi finiti ha inizialmente evidenziato la formazione delle fessure per flessione, ruotate, nelle regioni con elevate sollecitazioni taglianti, nella direzione del punto di applicazione del carico, Successivamente, un ulteriore incremento del carico ha portato alla formazione di una fessura a taglio critica, che si è sviluppata nella direzione del punto di applicazione del carico. Il carico collasso è stato raggiunto attraverso la rottura del calcestruzzo nella zona compressa. Ne consegue che i calcoli agli elementi finiti confermano il comportamento strutturale e i carichi di collasso determinati nei test. La Fig. 10 mostra, in pianta e in sezione, il modello a struttura reticolare usato per descrivere il puntone curvo compresso che si genera sopra la fessura, immediatamente prima del collasso. Il puntone inclinato, formato in corrispondenza delle sfere, genera delle sollecitazioni “trasversali” sulle regioni di bordo della piastra. All’interno della piastra stessa, queste forze “laterali” si annullano vicendevolmente. Anche i calcoli agli elementi finiti hanno evidenziato la formazione di sollecitazioni “trasversali” nella regione occupata dalle sfere (dovute all’inevitabile deviazione del puntone compresso) ed imposta dalla presenza degli alleggerimenti. In queste condizioni, le sollecitazioni “trasversali” raggiungono comunque valori che sono significativamente inferiori alla resistenza a trazione del calcestruzzo, sicché non ha luogo la formazione delle fessure e il conseguente indebolimento dei puntoni compressi. I risultati dei test confermano queste osservazioni, infatti nella piastra non si è riscontrata la formazione di fessure in direzione longitudinale.

Fig. 9 Analisi a rottura – confronto Test vs Modelli FEM, CB250


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2.3.3 Resistenza al punzonamento

Gli studi iniziali sulla resistenza al punzonamento sono stati effettuati partendo dal caso peggiore, cioè posizionando elementi di alleggerimento fino in corrispondenza al perimetro del sostegno del solaio. Sono stati effettuati una serie di 6 test al punzonamento su 2 piastre di spessore differente da 24 e 45cm, realizzate utilizzando sfere rispettivamente di diametro pari a 18 e 36cm. Gli schemi di rottura evidenziati durante i test, hanno rivelato un comportamento della piastra cobiax® del tutto simile a quello di una piastra di tipo massiccio. Infatti, come per una piastra massiccia, nella piastra alleggerita cobiax®, se soggetta ad un elevato carico concentrato, la linee di rottura risultano inclinate tra 30°-45° rispetto al piano del solaio. Si è inoltre evidenziato che, rispetto al comportamento a punzonamento di una piastra massiccia, nel solaio alleggerito la frattura si sviluppa più velocemente perché la sezione, indebolita dalla presenza delle sfere, raggiunge prima la rottura delle “bielle” compresse.

Fig. 10 Sistema reticolare spaziale

Per ottenere conferma della bontà dei risultati, in aggiunta ai test di laboratorio è stata realizzata una serie di analisi non lineari mediante modelli numerici agli elementi finiti. Come evidenziato nella Fig. 11, per le analisi successive si sono progressivamente eliminate parte delle sfere dalla zona in corrispondenza dell’appoggio. Dai risultati di queste analisi, già dopo l’eliminazione di una prima corona di sfere, si è ottenuto un incremento molto significativo della capacità portante della piastra. Una volta eliminati tutti gli alleggerimenti dalla regione interessata dal punzonamento (corrispondente al perimetro ottenuto intersecando la superficie superiore della piastra con una linea che si sviluppa a 30° dal bordo dell’appoggio) si raggiunge la stessa resistenza al punzonamento di una piastra massiccia. Una volta eliminati gli alleggerimenti in questi settori, si può effettuare un classico calcolo al punzonamento come previsto per una analoga piastra massiccia

Fig. 11 Resistenza a punzonamento in funzione della progressiva rimozione delle sfere


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2.4 Considerazioni finali

Negli ultimi anni, gli autori hanno effettuato numerosi studi riguardanti il comportamento strutturale delle piastre cobiax®. I test riguardanti la flessione hanno confermato il fatto che, nei limiti su citati e per carichi di tipo “convenzionale”, si possano applicare le convenzionali metodologie di calcolo per le sezioni resistenti piene anche per il calcolo a flessione delle piastre cobiax®. In parallelo si sono sviluppati dei supporti di ausilio alla progettazione per tipologie di carichi “non convenzionali” (nel senso che vanno oltre i limiti di cui sopra). Si è inoltre puntualizzato sull’effetto benefico della riduzione del peso proprio non solo relativamente alla freccia istantanea massima, ma su quello derivante dall’analisi nel lungo periodo in cui, al contrario dei sovraccarichi variabili, la partecipazione del peso proprio è da considerarsi pari il suo valore intero. Per quel che concerne la resistenza al taglio si è seguita la via dei test con suffragio dell’analisi eseguita con l’ausilio del calcolatore su modellazioni numeriche. A fronte di questi, si è riscontrato che nel peggiore dei casi ed a parità di condizioni al contorno, questa si attesta al 55% della capacità di una piastra massiccia di medesimo spessore. Operando con la rimozione delle sfere in quei settori ove risulta necessaria un aumento di resistenza (pilastri, spigoli, ecc.) si raggiunge la stessa resistenza di una soletta massiccia (100%).

I test e le prove di laboratorio sul prodotto cobiax® sono stati eseguiti per la maggior parte da Istituti Universitari della Repubblica Federale Tedesca e da altri enti accreditati secondo EN ISO/IEC 17025 e quindi con validità corrente entro il territorio CEE. I report dei test e delle prove sono stilati nella loro lingua originale e depositati presso tali laboratori e presso la sede svizzera del gruppo cobiax®.

[1] Pfeffer, K.: Untersuchungen zum Biege- und Durchstanztragverhalten von zweiachsigen Hohlkörperdecken, Dissertation, TU Darmstadt, VDI-Fortschritt-Berichte, Reihe 4, Nr. 1 78, VDI Verlag Düsseldorf, 2002

[2] Schnellenbach-Held, M.; Denk, H.; Ehmann, S.; Pfeffer, K.: Untersuchung an Cobiax-Modulen. Unveröffentlichte Untersuchungsberichte, Institut für Massivbau, Technische Universität Darmstadt, 1998– 2000

[3] DIN 1045: Beton und Stahlbeton, Bemessung und Ausführung. Ausgabe Juli 1988 [4] DIN 1045-1: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton, Teil 1: Bemessung und Konstruktion. Juli 2001

[5] DIN V ENV 1992-2: Eurocode 2, Planung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1–1, Grundlagen und Anwendungsregeln für den Hochbau. Juni 1992

[6] Hegger, J.; Beutel, R.: Durchstanzen – Versuche und Bemessung. Der Prüfingenieur, Oktober 1999, S. 16–33 [7] Kordina, K.; Nölting, D.: Tragfähigkeit durchstanzgefährdeter Stahlbetonplatten. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton Heft 371, Ernst & Sohn, Berlin 1986

[8] Schnellenbach-Held, M.; Pfeffer, K.: Tragverhalten zweiachsiger Hohlkörperdecken. Beton- und Stahlbetonbau, Sept. 2001, S.573–578

[9] Kani, G.N.J.: Basic Facts Concerning Shear Failure. ACI-Journal, Vol. 63, No. 6, pp. 675–692, 1966 [10] Reinhardt, H.-W.: Maßstabseinfluss bei Schubversuchen im Licht der Bruchmechanik, Beton- und Stahlbetonbau, S. 19–21, 1981

[11] Aldejohann, M.; Schnellenbach-Held, M.: Investigations on the Shear Capacity of Biaxial Hollow Slabs – Test Results and Evaluation –, 5th International PhD-Symposium in Civil Engineering, Delft, 2004

[12] Schnellenbach-Held, M.; Aldejohann, M.: Precast Biaxial Hollow Slabs – What about the shear capacity?, International BIBM congress on precast concrete elements, Amsterdam, 2005

LETTERATURA


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Nella tabella qui nel seguito viene riportata la documentazione della base scientifico sperimentale eseguita da cobiax® per il rilascio dell’omologazione DIBt:

TTiittoolloo NNuummeerroo BBrreevvee ddeessccrriizziioonnee ee ddaattaa

Biegetragverhalten

Flexure - Flessione

BD11.3.02

BD11.3.02

Prüfbericht TUD16, 25.3.02

Test Report TUD 25.3.02

Untersuchungen zum Biege un Durchtstanzverhalten von zweiachsige Hohlkoerper decken

Researches on Deflection and Punching behaviour of biaxial hollow cage slabs

VDI Reihe 4 n. 178, 2002

Dissertation K. Pfeffer, 2002

Schwind- und Kriechverhalten

Shrinkage and Creep – Viscosità e ritiro

Untersuchung TUD, 16.11. 98

Test report, 16.11.98

Rückbaubarkeit

Recyclability - Riciclabilità

233.1.99

233.1.99

Rezyklierfähigkeit von Betondecken mit Kunststoffhohlkugeln, TUD,9.8.99

Recyclability of concrete floors with hollow plastic spheres,

TUD,9.8.99 – Riciclabilità di solette in cls conenenti sfere in HDPE


Brandschutz, Schallschutz

Fire resistance, solid load sound insulation

Resistenza al fuoco, proprietà di isolamento acustico

P-SAC 02/IV-065 bis

21.3.06

P-SAC 02/IV-065 till

21.3.06

Prüfzeugnis der Materialforschungs und Prüfungsanstalt für das

Bauwesen Leipzig ,22.03.01

Test-report of MFPA Leipzig ,22.03.01

Schweiz. Brandschutz Zulassung

Swiss Certificate – Certificazione svizzera

N 12599 bis 31.12.06

N 12599 bis 31.12.06

VKF Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen :

Schweizerische Bescheinigung der Anwendbarkeit, 20.07.01

Kernaktivierung

Termal conductivity – Conducibilità termica

Wärmetechnische Prüfung von Heiz-Kühldecken, TUD, 5.11.01

Test Report, TUD, 5.11.01

Schubtragverhalten

Shearing - Taglio

Untersuchungsbericht TUD, 16.11. 99

Befestigungstechnik & lokales Durchstanzen

Local Punching – Punzonam. Localizzato

BD12.4.02

BD12.4.02

Untersuchung TUD, 7.5.02

Test report TUD, 7.5.02

16 TUD è l’abbreviativo di Technische Universitaet di Darmstadt (D)


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Inoltre, per le caratteristiche di resistenza a taglio:


Durchstanzen

Punching - Punzonamento BD13.8.02

Prüfbericht TUD, 7.8.02


Schubtragfähigkeit ohne Schubbewehrung

Shear resistance without specific steel - Resistenza a Taglio senza armatura specifica

BD14.2.03

Versuchsberichte, TUD 21.3.03 –

Stellungsnahme TUD - 10.6.03

Test report TUD, 21.3.03 –

Declaration TUD – 10.6.03

Querkraftversuchen an Hohlkoerperdecken

Shear-resistance test on hollow cage Slabs - Test di resistenza a Taglio su solai a cavità sferiche

07045Ab/512

Bericht TU Kaiserslautern – 10.1.08

Report TU Kaiserslautern - 10.1.08

Querkrafttragfaehigkeit von Cobiax-Hohlkoerperdecken ohne Fixierungsk.

Shear resistance without specific steel - Resistenza a Taglio senza armatura specifica

CB 091.01.08

Untersuchungsbericht TUD, 05.9.08


Biege- u. Querkr. Tragfaehigkeit der Cobiax Hohlk. Decke

Deflecting and Shear Behaviour of Cobiax Hollow cages Slabs

G08-01

Gutachtliche Stellungnahme Hochschule Bochum (Istit. Betonfertigbau), 11.6.08

Declaration for certification released by Hochschule Bochum, 11.6.08


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Specifiche Tecniche cobiax®

3.1 Dimensionamento a flessione

3.2 Dimensionamento a taglio

3.3 Omologazione e Certificazione CE

3.4 Specifiche Antincendio


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3.1 Allegato A-1 : Dimensionamento a flessione

3.1.1 Valori limite nel dimensionamento dell’armatura a flessione secondo il metodo EC2 in solette con alleggerimenti sferici cobiax® (Tipo Eco-Line)

Nel volume Fortschritt-Bericht VDI, Reihe 4, Nr. 178, relativo alle prime ricerche sperimentali delle solette cobiax® sono altresì raccolte le analisi comparative circa il dimensionamento delle armature a flessione per solette biassiali massicce ed alleggerite cobiax® in applicazione a diversi codici di calcolo internazionali in vigore. Nella fattispecie è stato preso in esame il metodo di calcolo allo stato limite, come prescritto dalle norme: EC2 (EN1992). Nel seguente grafico viene illustrata la sezione depurata dalla superficie di massimo vuoto generata dal sezionamento di una soletta cobiax® in prossimità del centro di una sfera cava (alleggerimenti tipo Eco-Line) avente interasse dato dalla relazione i=10/9D. Ciò che si ottiene è una sezione che si può definire “non rettangolare”. I corrispondenti diagrammi possono essere assunti come base a supporto per il dimensionamento di tali strutture. Da una sovrapposizione diretta di questi ultimi della sezione in esame e dell’analoga massiccia, si giunge alla conclusione della perfetta corrispondenza nel calcolo della determinazione delle armature a flessione. Nella Fig.1 è rappresentato lo stato flessionale della sezione cobiax® alleggerita con elementi sferici in funzione di diversi copriferri di calcolo al variare della sollecitazione e nella quale si riconosce che, allo Stato Limite Ultimo, per valori del momento adimensionalizzato fino a µsds ≤ 0,2 non si riscontrano scostamenti dal comportamento flessionale di una sezione massiccia di pari spessore, giungendo così allo stesso quantitativo di armatura che si otterrebbe da un dimensionamento della sezione massiccia associata.

Fig. 1: Comportamento flessionale di una sezione cobiax® con alleggerimenti di tipo sferico (Tipo Eco-Line)in ragione di diverse misure copriferro al variare della sollecitazione agente


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Esprimendo il concetto in formule:

)/(2 3cdCBCBsdsds fdam ⋅⋅=µ Momento flettente adimensionalizzato allo SLU nel settore

di influenza 2aCB

5,1/85,0/ ckcckcd fff ⋅=⋅= γα Tensione limite di design del calcestruzzo

8,1/22 ⋅= CBCB Da 2aCB è passo degli alleggerimenti minimo

dalle quali :

ckCB

CBsdsds

fd

Dm

⋅⋅

⋅=3

96,1µ

con:

sdsµ = momento adimensionalizzato di calcolo per il settore considerato [-]

sdm = Momento flettente agente allo SLU [MNm/m]

CBD = Diametro della sfera cava [m]

CBd = altezza statica della sezione [m]

BDω ωBD = AC / dCB2 (Ac = Area del settore compresso in funzione dell’altezza dell’asse neutro)

kcf = valore caratteristico cilindrico di rottura del calcestruzzo [MN/m²]

Assumendo a valore limite superiore ed a favore di sicurezza µsds ≤ 0,2, si può scrivere la seguente:

2,096,13

≤⋅

⋅⋅=

ckCB

CBsdsds

fd

Dmµ

In conclusione, per il dimensionamento delle armature per sezioni alleggerite con sfere cave (Eco-Line) entro il limite di cui sopra, possono essere adottati gli stessi criteri per l’analogo dimensionamento di una sezione massiccia.

Dimensionamento a flessione di solai alleggeriti con elementi cavi di tipo toroidale (Tipo Slim-Line)

Nel caso di alleggerimento di tipo toroidale (Slim-Line) si dovrà verificare

che in campata, zona in cui gli alleggerimenti sono effettivamente presenti, la parte compressa della sezione non intercetti l’alleggerimento rimanendo confinata nella cappa superiore del solaio. In queste condizioni, come avviene per gli alleggerimenti sferici, il calcolo può avvenire con gli stessi criteri che si adottano per le solette massicce.


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3.2 Allegato A-2: Dimensionamento a taglio

3.2.1 Fondamenti sulla resistenza al taglio di una soletta cobiax®

La resistenza a taglio di elementi costruttivi in cls senza armatura specifica è essenzialmente derivante da una sovrapposizione di diversi meccanismi elementari che contribuiscono in diversa misura. Questi meccanismi sono derivanti da: la resistenza offerta dalla zona compressa e quindi non fessurata (Fig.1, Vc,comp), il contributo dato dall’incastro dei grani lungo le superfici di rottura (Fig. 1, Vc,cr) e, da ultimo, il contributo offerto dalla sospensione dall’armatura tesa di intradosso (Fig. 1, Vc,D) (cfr. [2]).

Fig. 1: Scomposizione dei fattori di resistenza a taglio per sezioni non armate a tale scopo

Nelle solette cobiax® (vedi Fig. 2) si assiste ad una riduzione della quota parte di resistenza relativa all’incastro dei grani sulle superfici di rottura. Tale effetto è dovuto all’assenza del calcestruzzo per via della presenza delle cavità sferiche.

Fig. 2: Riduzione del fattore di ingranamento degli inerti dovuto al vuoto creato dalle sfere

Quest’ultimo termine a parte, gli altri fattori contribuenti alla resistenza al taglio le sezioni rimangono immutati. L’ammontare in percentuale di tali fattori di resistenza è ancora tutt’oggi non del tutto definito. In base a queste considerazioni risulta comunque chiaro che la ridotta capacità di resistenza a taglio per le solette cobiax® è in sostanza tutta da ricercarsi nella riduzione del fattore di ingranamento degli inerti di cui sopra. Analoghe considerazioni si possono fare anche per la sezione fessurata, in quanto nelle posizioni di trazione viene a mancare il contributo di quelle fibre che interessano le zone cave.

Vc ,comp

VSd

Vc ,comp


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3.2.2 Resistenza a taglio secondo EN 1992-1-1 (EC2 – 6.2)

Il valore di resistenza a taglio di design (per u. di larghezza bw) della sezione fessurata, per sezioni rettangolari senza armatura a taglio e senza precompressione applicata, è data dalla seguente:

( ) dfkv ckc

cRd3

1

1, 10018,0 ⋅⋅⋅= ρ

γ

Nella quale:

dk

2001+= 0,2≤ con d in [mm]

02,01 ≤⋅

=db

A

w

slρ

Asl è l’area dell’acciaio teso che si estende oltre la sezione considerata per una distanza (lbd+d)

bw è la larghezza di calcolo della sezione resistente

d è l’altezza statica della sezione d = (H – c)

fck è la resistenza caratteristica cubica del calcestruzzo

γc è il fattore di sicurezza di calcolo imposto per il cls dai D.A.N.

3.2.3 Resistenza al taglio per solette cobiax®

A differenza delle solette alleggerite con nervature portanti, laddove è la minima larghezza d’anima

delle nervature a dare la misura della capacità resistente a taglio, nelle solette cobiax® è l’intera

sezione depurata delle sezioni massime delle cavità a venire coinvolta nel fenomeno della

resistenza. La linea di rottura con inclinazione compresa tra 30° ÷ 45°, determina le massime

superfici di rottura (vedi Esempio Allegato).

Da queste considerazioni si ricava il valore limite di resistenza a taglio per le solette cobiax® senza

specifica armatura a taglio:

cRdCBQCBcRd vv ,,,, ⋅= α

In cui αQ(CB) è il fattore che tiene conto della superficie collaborante alla resistenza a taglio.

Nelle zone laddove vige (vSd > vRd,c,CB) verranno tolte le sfere per ripristinare la sezione piena.


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3.2.4 Fattore ααααQ(CB) - limite di resistenza a taglio senza armatura per solette cobiax®

Sfera D 18,00 cm

Spess. min. soletta h

altezza statica h-5 cm

Area (mass.) Sez. verticale

Area (mass.) Sez. sotto i 45°

Riduz. dell’Area da una singola sfera

25 cm 20 cm 0,2 m² 0,283 m² 0,0254 m²

Area resistente residua a confronto con la sezione massiccia piena in funzione del passo delle sfere

passo sfere 20 cm 21 cm 22 cm 23 cm 24 cm 25 cm 26 cm 27 cm 28 cm 29 cm 30 cm

αbw,cobiax 0,55 0,57 0,59 0,61 0,63 0,64 0,65 0,67 0,68 0,69 0,70

Sfera D 22,50 cm






30 cm 25 cm 0,25 m² 0,354 m² 0,0398 m²



αbw,cobiax 0,55 0,57 0,58 0,60 0,61 0,63 0,64 0,65 0,66 0,67 0,68

Sfera D 27,00 cm






35 cm 30 cm 0,3 m² 0,424 m² 0,0573 m²



αbw,cobiax 0,55 0,56 0,58 0,59 0,60 0,61 0,63 0,64 0,64 0,65 0,66

Sfera D 31,50 cm






40 cm 35 cm 0,35 m² 0,495 m² 0,0779 m²



αbw,cobiax 0,55 0,56 0,57 0,59 0,60 0,61 0,62 0,63 0,63 0,64 0,65

Sfera D 36,00 cm






45 cm 40 cm 0,4 m² 0,566 m² 0,1018 m²



αbw,cobiax 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 0,61 0,62 0,63 0,63 0,64

Sfera D 40,50 cm






50 cm 45 cm 0,45 m² 0,636 m² 0,1288 m²



αbw,cobiax 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 0,60 0,61 0,62 0,63 0,63

Sfera D 45,00 cm






55 cm 50 cm 0,5 m² 0,707 m² 0,1590 m²



αbw,cobiax 0,55 0,56 0,57 0,58 0,58 0,59 0,60 0,61 0,61 0,62 0,63


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3.2.5 Esempio di rilevazione di ααααQ(CB) - (H=25 cm / D=180mm)

Sezione 1

Sezione 3 Sezione 2

Sezione 3 Sezione 2

Sezione 1


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3.2.6 Annotazioni

Per avallare tutti gli assunti teorici sono state eseguite numerose sessioni di prove sperimentali (di cui in [3], [4] e [5]), il brevetto cobiax®, per la sua modalità di costruzione in opera richiede attualmente elementi gabbia CBC® (cobiax® Cage)17 costituiti da reti piegate in acciaio corrugato ad a.m. di diametro variabile tra d=5÷6mm e contenenti a loro volta gli elementi di alleggerimento CBB® o CBT® (cobiax® Ball o Torus). Si è rilevato sperimentalmente (cfr. [6], [7] e [8]) che questo sistema non solo supera la resistenza tagliante del sistema nativo, ma è in grado di raggiungere valori di

resistenza paragonabili alla sezione massiccia in c.a. pieno (vRd,c,CB ≈ vRd,c). Poiché il materiale delle ricerche effettuate per la richiesta di omologazione al DIBt proveniva dal sistema nativo (dunque senza l’apporto delle gabbie contenitive l’alleggerimento) la resistenza residua

cobiax® risultava limitata allo ααααQ(CB)=0,55; di fatto oggi possiamo contare su una riserva di

resistenza a taglio “nascosta” pari alla differenza (∆vRd,c* ≈ vRd,c - vRd,c,CB).

Come detto il sistema cobiax® è l’unico sistema di alleggerimento ad essere certificato a livello europeo. L’ente certificatore è il DIBt, il Deutches Institut fuer Bautechnik, ente certificatore germanico riconosciuto a livello internazionale. I numeri delle certificazioni rilasciate sono rispettivamente:

- Z.15.1-208 per la gamma di alleggerimenti “COBIAX ECO-LINE” - Z.15.1-307 per la gamma di alleggerimenti “COBIAX SLIM-LINE”

La certificazione rilasciata conferma il comportamento puro a piastra del solaio alleggerito e l’applicabilità delle normative tecniche agli stati limite (cfr. EC2 e relativi DAN, DIN 1045, SIA, ecc.). Oltre alla già citata resistenza a taglio, è anche omologata anche l’inerzia del solaio, i volumi degli alleggerimenti e dunque anche il risparmio in peso ed in cls.

3.2.7 Letteratura

[1] EN 1992-1-1 , Eurocode 2 - Design of concrete structures Part 1 : „General rules and rules for buildings“, 12/04 [2] Hegger, S. Görtz; Querkraftmodell für Bauteile aus Normalbeton und Hochleistungsbeton; Beton- und Stahlbetonbau 101 (2006), Heft 9; Ernst & Sohn Verlag 2006 [3] Schnellenbach-Held; Prüfbericht BD1 4.2.03 Querkrafttragfähigkeit ohne Schubbewehrung, TU Darmstadt 2003 [4] Schnellenbach-Held; Gutachterliche Stellungnahme zur Querkrafttragfähigkeit vom 10.06.03, TU Darmstadt 2003 [5] K. Pfeffer, Untersuchung zum Biege- und Durchstanzverhalten von zweiachsigen Hohlkörperdecken, Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 4, Bauingenieurwesen, Nr. 178, VDI Verlag 02

[6] Report TU Kaiserslautern - 10.1.08 / nr. 07045Ab/512

[7] Test report TUD, 05.9.08 / nr. CB 091.01.08

[8] Gutachtliche Stellungnahme Hochschule Bochum (Istit. Betonfertigbau), 11.6.08 / nr. G08-01

17 Nella forma simili ai classici distanziatori a traliccio per il sostegno delle armature superiori


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3.3 Allegato B-1: Omologazione e Certificazione CE

3.3.1 Omologazione del sistema di alleggerimento ECO-LINE


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Di seguito si riporta l’inerzia equivalente omologata per gli alleggerimenti sferici ECO-LINE nell’ipotesi di sezione interamente reagente (Stato I) e a diverse quote dell’alleggerimento: centrato in sezione, a 5cm e a 7cm dall’intradosso del solaio.

spessore solaio h [cm] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

altezza corpo vuoto Dcb[mm] 180 (tipo CBCM-E-180)

Icb/Imassiccio[-] centrale 0,95 0,95 0,95 0,96 0,96 0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98

Icb/Imassiccio[-] ucb = 5 cm 0,94 0,94 0,93 0,93 0,92 0,91 0,91 0,90 0.89 0,89 0,88 0,88 0,87 0,85 0,86 0,85

Icb/Imassiccio[-] ucb = 7 cm 0,94 0,95 0,95 0,96 0,96 0,95 0,95 0,95 0,94 0,94 0,93 0,93 0,92 0,92 0,91 0,91













Icb/Imassiccio[-] centrale 0,91. 0,92 0,92 0,93 0,93 0,94 0,94 0,94 0,95 0,95 0,95 0,95 0,96 0,96 0,96 0,96



spessore solaio h [cm] 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60


Icb/Imassiccio[-] centrale 0,91 0,91 0,92 0,92 0,92 0,93 0,93 0,94 0,94 0,94 0,95

Icb/Imassiccio[-] ucb = 5 cm 0,89 0,89 9,89 0,89 0,88 0,88 0,88 0,87 0,87 0,86 0,86


spessore solaio h [cm] 55 56 57 58 59 60


Icb/Imassiccio[-] centrale 0,90 0,90 0,91 0,91 0,92 0,92

Icb/Imassiccio[-] uch = 5 cm 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88

Icb/Imassiccio[-] uch = 7 cm 0,99 0,90 0,90 0,91 0,91 0,91

spessore solaio h [cm] 60 61* 62* 63* 64* 65* 66* 67* 68* 69* 70*






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3.3.2 Omologazione del sistema di alleggerimento SLIM-LINE


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Di seguito si riporta l’inerzia equivalente omologata per gli alleggerimenti tipo SLIM-LINEnell’ipotesi di sezione interamente reagente (Stato I) e a diverse quote dell’alleggerimento: centrato in sezione, a 6cm e a 8cm dall’intradosso del solaio.

spessore solaio h [cm] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36*

altezza corpo vuoto Dcb[mm] 100 (tipo CBCM-S-100)

Icb/Imassiccio[-] centrale 0,95 0,96 0,97 0,97 0,97 0,97 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,99 0,99 0,99 0,99

Icb/Imassiccio[-] ucb = 6 cm 0,95 0,95 0,95 0,94 0,94 0,93 0,93 0,92 0,91 0,91 0,91 0,89 0,89 0,89 0,89

Icb/Imassiccio[-] ucb = 8 cm

0,97 0,97 0,97 0,97 0,97 0,96 0,96 0,96 0,95 0,94 0,94 0,94 0,93

spessore solaio h [cm] 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36* 37* 38*





0,95 0,96 0,96 0,96 0,96 0,95 0,95 0,94 0,94 0,94 0,93 0,93 0,93

spessore solaio h [cm] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36* 37* 38* 39* 40*





0,94 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,94 0,94 0,93 0,93 0,92

spessore solaio h [cm] 28 29 30 31 32 33 34 35 36* 37* 38* 39* 40* 41* 42*





0,94 0,94 0,95 0,94 0,94 0,94 0,94 0,93 0,93 0,93 0,92 0,92 0,92

spessore solaio h [cm] 30 31 32 33 34 35 36* 37* 38* 39* 40* 41* 42* 43* 44*





0,93 0,93 0,94 0,94 0,94 0,94 0,94 0,94 0,93 0,93 0,93 0,92 0,92

spessore solaio h [cm] 32 33 34 35 36* 37* 38* 39* 40* 41* 42* 43* 44* 45*


Icb/Imassiccio[-] centrale 0,91 0,91 0,92 0,93 0,93 0,94 0,94 0,95 0,95 0,95 0,96 0,96 0,96 0,97

Icb/Imassiccio[-] uch = 6 cm 0,91 0,91 0,91 0,91 0,91 0,90 0,89 0,89 0,89 0,89 0,88 0,87 0,87 0,87

Icb/Imassiccio[-] uch = 8 cm

0,92 0,93 0,93 0,93 0,93 0,94 0,93 0,93 0,93 0,92 0,92 0,91

spessore solaio h [cm] 35 36* 37* 38* 39* 40* 41* 42* 43* 44* 45*





0,92 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,92


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3.3.3 Certificazione CE

Declaration of Conformity Dichiarazione di Conformità Declaration de Conformité Konformitätserklärung

We / Noi / Nous / Wir Cobiax Italia Srl, I-37138 Verona (VR) Via Leone Pancaldo, 68

declare under our sole responsibility that the product dichiariamo sotto la nostra responsabilità che il prodotto déclarons sous notre seule responsabilité que le produit erklären in alleiniger Verantwortung, dass das Produkt

CBCM E/S-Line Gabbia di alleggerimento tipo Eco/Slim-Line composta da:

CBB/CBT Sfere/Tori in polietilene HDPE

CBC E/S-Line Gabbia metallica tipo Eco/Slim-Line

to which this declaration relates is in conformity with the following standards a cui fa riferimento questa dichiarazione è conforme alle certificazioni di cui sotto

auquel se réfère cette déclaration est conforme aux norms auf das sich diese Erklärung bezieht, mit den folgenden Zertifikaten übereinstimmt

Certif. Sfere/Tori CBB/CBT del produttore Caratteristiche del materiale Certificazione Gabbia CBC del produttore Caratteristiche di resilienza a norma I-37138 Verona (VR), …data

[Produttore xxxxxx] [v. scheda allegata] [Produttore xxxxxx] [EN 10045]

Cobiax Italia Srl Via Leone Pancaldo, 68 I-37138 Verona (VR)

for the management

per la direzione pour la direction

für die eschäftsleitung


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3.4 Allegato C-1: Specifiche Antincendio

3.4.1 Resistenza (R) – tenuta (E) ed isolamento (I) al FUOCO

Se sottoposto a temperature superiori al suo punto di fusione, il materiale cui sono costituite le sfere, ovvero il polietilene ad Alta Densità, fonde senza generare sovra-pressioni di gas18. Detto ciò, per garantire la resistenza, la tenuta e l’isolamento al fuoco del solaio cobiax® (così come per i solai in c.a. in genere), ci si dovrà attenere alle disposizioni dettate dalla normativa vigente, tale D.M. 16/02/2007: “Classificazione di resistenza al fuoco di prodotti ed elementi costruttivi di opere da costruzione”; della quale segue stralcio del cosiddetto “Metodo Tabellare” - descritto come uno dei metodi ammissibili per ottemperare ai requisiti di cui sopra. Si faccia riferimento al primo rigo della Tabella D.5.1 (Solette piene con armatura monodirezionale) a salvaguardia del ferro più esposto.

Su base “Sperimentale” poggia invece la dichiarazione seguente dell’Istituto MFPA di Lipsia che, sulla base di test reports prodotti da Laboratori specializzati autorizzati, concede il “Nulla Osta” per l’utilizzo dei cosiddetti “metodi tabellari” come impostazione generale per la costruzione di solette in c.a. alleggerite con sfere in HDPE in applicazione alle severe normative DIN [vedi P-SAC 02/III – 187].

18 Al contrario di ciò che succede per materiali come il Polistirene espanso con conseguente pericolo di esplulsione di cappe e/o fondelli di calcestruzzo dal manufatto.


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3.4.2 Certificazione Anti-Incendio MFPA [inglese]

Validity extended until: 05/03/2014


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tradizionale ottimizzato con cobiax®

spazio guadagnato

meno scavi

Big 5 LeggeroAmpi spaziSicurezza antisismicaConvenienteSostenibile


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La Progettazione


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4.1 Premessa

Il dimensionamento di una soletta cobiax®, intesa come una struttura orizzontale in c.a. ad armatura incrociata (bidirezionale), si esegue sostanzialmente seguendo gli usuali metodi di dimensionamento per una soletta massiccia (a sezione piena) attenendosi alle normative tecniche vigenti (NTC. D.M. 14/01/2008). La riduzione del peso proprio è garantita dalla presenza degli alleggerimenti in HDPE; mentre nelle zone in cui necessita una resistenza al taglio superiore, tipicamente intorno ai pilastri e/o zone con carichi concentrati rilevanti, vengono tolti19 gli alleggerimenti onde ripristinare la resistenza della sezione massiccia di pari spessore. Facendo un confronto analitico con una soletta massiccia con il medesimo sistema vincolare (parità di layout pilastri), per sovraccarichi usuali ed a parità di prestazioni, con l’adozione della soluzione cobiax® si può dedurre un minore apporto in peso fino al 35%. Da ciò ne consegue una serie di vantaggi di ordine statico che si ripercuotono a catena sulle sotto-strutture come: la riduzione delle reazioni sui pilastri, nonché inferiori pressioni sul terreno di fondazione, oltre ad una serie di vantaggi derivanti dalle minori masse partecipanti se trattasi di edificio inserito in zona sismica. In termini architettonici, i vantaggi si traducono invece in maggiori volumi utilizzabili per gli ambienti oppure in minori profondità di scavo. Alternativamente, a parità di spessore di una soletta massiccia, il ridotto peso proprio ci consente l’impostazione di luci di pilastrata più ampie. Da ultimo infine, il vantaggio economico derivante da quanto sopra, partendo da una riduzione dei volumi di calcestruzzo necessari per la costruzione dei solai a tutto vantaggio sia dei tempi di getto, nonché in una apprezzabile riduzione di emissioni di CO2 necessario per la produzione del cls stesso.

19 La possibilità di togliere sfere in qualsiasi posizione, aumenta la flessibilità del sistema, poiché in tal modo possono crearsi aperture di qualsiasi forma e grandezza, per esigenze impiantistiche, architettoniche od ev. per dispositivi di ancoraggio, ecc.


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4.1.1 Tabella per il dimensionamento dei solai cobiax®

Nella tabella seguente si evincono i pesi propri e le prestazioni specifiche di solette che adottano la gamma dei prodotti di alleggerimento cobiax® commercializzati

tipo Slim-Line®, ed Eco-Line®.

Tabella 1 – Caratteristiche solai alleggeriti cobiax® in funzione dell’elemento di alleggerimento utilizzato.

Slim−Line Eco−Line

Tipologie Cobiax CBCM

S−1

00

S−1

20

S−1

40

S−1

60

S−1

80

S−2

00

S−2

20

E−2

25

E−2

70

E−3

15

E−3

60

E−4

05

E−4

50

Altezza alleggerimento h

[cm] 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 22,5 27,0 31,5 36,0 40,5 45,0

Altezza della gabbia di allegg. hu [cm] 11,0 13,0 15,0 17,0 19,0 21,0 23,0 23,0 27,5 32,0 36,6 41,1 45,6

Diametro dell’alleggerimento DCB [cm] 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 22,5 27,0 31,5 36,0 40,5 45,0

Passo degli allegg. nelle due direz. [cm] 35,0 35,0 35,0 35,0 35,0 35,0 35,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0

Spessore min. possibile solaio H [cm] 20,0 23,0 25,0 27,0 29,0 31,0 33,0 32,0 37,0 42,0 47,0 53,0 57,0

Fattore di riduzione d’inerzia [−] 0,94 0,94 0,93 0,91 0,90 0,90 0,89 0,91 0,90 0,89 0,89 0,89 0,89

Riduzione max. del peso proprio [kN/m²] 1,41 1,65 1,88 2,10 2,32 2,55 2,80 2,40 2,85 3,34 3,82 4,30 4,77

Risparmio max. di calcestruzzo [m³/m²] 0,056 0,066 0,076 0,084 0,093 0,103 0,112 0,096 0,115 0,134 0,153 0,172 0,191

Riduzione di CO2 [ton/m²] 0,012 0,014 0,016 0,018 0,020 0,022 0,024 0,020 0,024 0,028 0,032 0,036 0,040

Questi elementi di alleggerimento permettono una riduzione del peso proprio che varia da 1,40 a 4,80kN/m². Come preannunciato sopra, il calcolo del solaio Cobiax si svolge in modo analogo a quello di un solaio massiccio; esso si svolgerà, conformemente alle certificazioni relative al prodotto, introducendo i tre fattori correttivi come segue: riduzione peso proprio: ≈ 30% (si faccia rif. alla determinaz. degli spessori cfr. 4.3)

inerzia residua efficace: ≈ 90% (da utilizzarsi per il solo stato limite di deformazione)

resistenza a taglio effettiva: 55% (ααααQ(CB))

EECCOO--LLiinnee®® SSLLIIMM--LLiinnee®®


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4.2 Gamma dei prodotti

4.2.1 Gamma Slim-Line®, CBCM®- S

Rappresentazione schematica

a

hu

Materiali

� Alleggerimento CBT®: costituito da sfere cave in polietilene riciclato ad alta densità (HDPE) � Gabbia di contenimento: costituita da una rete con tondo in acciaio da d=5mm ad a.m. per c.a.

Cobiax Slim−Line CBCM

S−100/315 CBCM

S−120/315 CBCM

S−140/315 CBCM

S−160/315 CBCM

S−180/315 CBCM

S−200/315 CBCM

S−220/315

Diametro alleggerimento [cm] DCB 31.5 31.5 31.5 31.5 31.5 31.5 31.5

Altezza alleggerimento [cm] 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0

Altezza gabbia di alleggerimento hu [cm] 11.0 13.0 15.0 17.0 19.0 21.0 23.0

Diametro della gabbia [mm] 5 5 5 5 5 5 5

Lunghezza della gabbia [cm] 245.0 245.0 245.0 245.0 245.0 245.0 245.0

Passo min. degli alleggerimenti a [cm] 35.0 35.0 35.0 35.0 35.0 35.0 35.0

Nr. alleggerimenti per gabbia [pz] 7 7 7 7 7 7 7

Max nr. alleggerimenti a mq [pz/m²] 8.16 8.16 8.16 8.16 8.16 8.16 8.16

Superficie coperta per alleggerimento [m²/sf] 0.1225 0.1225 0.1225 0.1225 0.1225 0.1225 0.1225

Superficie coperta per gabbia [m²/gabbia] 0.8575 0.8575 0.8575 0.8575 0.8575 0.8575 0.8575

Risparmio di calcestruzzo [m³/m²] 0,056 0,066 0,076 0,084 0,093 0,103 0,112


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4.2.2 Gamma Eco-Line®, CBCM® - E

Rappresentazione schematica

a

hu

Materiali

� Alleggerimento CBB®: costituito da sfere cave in polietilene riciclato ad alta densità (HDPE) � Gabbia di contenimento: costituita da una rete con tondo in acciaio da d=5mm ad a.m. per c.a.

Cobiax Eco−Line CBCM E−225

CBCM E−270

CBCM E−315

CBCM E−360

CBCM E−405

CBCM E−450

Diametro alleggerimento [cm] DCB 22,5 27,0 31,5 36,0 40,5 45,0

Altezza gabbia di alleggerimento hu [cm] 23,0 27,5 32,0 36,6 41,1 45,6

Diametro della gabbia [mm] 5 5 5 6 6 6

Lunghezza della gabbia [cm] 250 240 245 240 225 250

Passo min. degli alleggerimenti a [cm] 25 30 35 40 45 50

Nr. alleggerimenti per gabbia [pz] 10 8 7 6 5 5

Max nr. alleggerimenti a mq [pz/m²] 16.00 11.11 8.16 6.25 4.94 4

Superficie coperta per alleggerimento [m²/sf] 0.0625 0.0900 0.1225 0.1600 0.2025 0.2500

Superficie coperta per gabbia [m²/gabbia] 0.625 0.72 0.8575 0.96 1.0125 1.25

Risparmio di calcestruzzo [m³/m²] 0,095 0,115 0,134 0,153 0,172 0,191


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4.3 Determinazione degli spessori

4.3.1 Soluzione interamente gettata in opera

La scelta dell’alleggerimento da utilizzare passa attraverso la determinazione del suo possibile spessore hu all’interno della sezione. Tale spessore è determinabile, in funzione del ricoprimento di calcestruzzo e delle armature da impiegare, utilizzando la disequazione riportata di sotto.

Sezione Slim-Line Sezione Eco-Line

hu

C'ric

Cric

h

a

Arm,i

Arm,s

h

Cric

Arm,i

C'ric

Arm,s

hu

a

Legenda

h

cric

Arm,i c‘ric

Arm,s hu

a

= spessore solaio = ricoprimento delle armature inf. = spessore armatura inferiore = ricoprimento delle armature sup. = spessore armatura superiore = altezza della gabbia = passo degli alleggerimenti

hu ≤ h – (cric + Arm,i + c‘ric + Arm,s)


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4.3.2 Soluzione semi-prefabbricata con getto di completamento in opera

Nel caso della soluzione semi-prefabbricata bisogna tenere conto dello spessore della lastra h1. In questo caso entra in gioco solo lo spessore dell’armatura trasversale inferiore Arm,ix disposta trasversalmente sopra la lastra dell’elemento semi-prefabbricato.

Legenda

h

a

hu

C'ric

h1

Arm,ix

Arm,s

hk

h h1

c’ric

Arm,ix Arm,s

hu

a hk

= spessore solaio = spessore lastra pre-fabbricata = ricoprimento delle armature sup. = spessore armatura inf.trasversale = spessore armatura sup. = altezza della gabbia = passo degli alleggerimenti = altezza eff. gabbia (fuori piedino)

hu ≤ h - (c‘ric + Arm,s + h1 + Arm,ix)


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4.4 Aspetti tecnici fondamentali per il calcolo del solaio cobiax®

Primo e fondamentale è la determinazione degli spessori di cui al punto precedente. Da questa, il passaggio alla determinazione del Peso Proprio (PP) è immediato. Quest’ultimo si ricava deducendo la quota relativa alla riduzione di peso associata a ciascun tipo di elemento (vedi Tab. 1 a pag. 47) dal Peso del solaio massiccio di spessore equivalente. Secondo parametro importante da tenere presente nella parte del calcolo dedicata allo stato limite di deformazione, è la riduzione dell’inerzia del solaio nello Stato I (dovuto alla presenza degli alleggerimenti). Ribadiamo che tale fattore è da utilizzarsi solo per il calcolo della freccia di inflessione e non allo SLU per la determinazione delle armature. Sulla base sperimentale documentata mediamente tale fattore di riduzione è pari a ca. 0,90 (90% dell’inerzia del solaio massiccio di pari spessore H). Terzo ed ultimo accorgimento riguarda le zone in cui lo sforzo tagliante deve essere ripristinato con la sezione interamente reagente. Sinteticamente: nelle zone in cui le tensioni di taglio superano il 55% della resistenza tagliante di un solaio pieno di pari spessore H, gli alleggerimenti andranno tolti.

4.4.1 Calcolo a flessione

Nei settori alleggeriti20con elementi sferici, per il calcolo dell’armatura a flessione allo Stato limite ultimo (SLU) e per gradi di sollecitazioni rispettanti la seguente disequazione:

2,096,1

3≤

⋅⋅⋅=

ck

CBSDSDS fh

Dmµ

non sono necessari strumenti diversi da quelli di comune utilizzo per il calcolo delle solette a piastra e dove valgono le basi teoriche e normative inerenti il calcolo della sezione rettangolare piena. Tenendo conto ovviamente del Peso Proprio ridotto dalla presenza degli alleggerimenti. Lo stesso dicasi per elementi di tipo toroidale verificando che l’asse neutro sia collocatosopra l’alleggerimento (vedi pg. 29)

Fig. 1 – Sezione cobiax® allo S.L.U. con alleggerimenti di tipo sferico

4.4.2 Capacità portante a taglio cobiax®

La resistenza a taglio, per unità di larghezza (bw=1,0), senza richiesta di armatura a tale scopo è data dalla seguente:

( ) dfkv cklc

CBQCBcRd ⋅⋅⋅⋅⋅= 31)(,, 100

18,0 ργ

α

Dove:

αQ(CB) = 0,55 (fatt. di resistenza residua a taglio cobiax®)

γC = 1,5 (fattore di sicurezza per il c.a. di norma) k = 1+√(200/h) ≤ 2,0 ; con h in [mm]

ρl 02,0≤⋅

=hb

A

w

sl

Asl Sezione dell’armatura tesa effettiva estesa per almeno una distanza pari a h al di fuori della sezione esaminata ed ivi adeguatamente ancorata.

» All’interno delle zone nelle quali viene superata la tensione di calcolo vRd,c,CB dovranno essere rimossi gli alleggerimenti » Così come dovranno essere rimossi pure i corpi di alleggerimento sopra gli appoggi, nonché fino ad una distanza di almeno una volta il passo degli alleggerimenti a partire dal bordo

20 Per i momenti negativi in genere, che hanno picchi in valore assoluto anche molto superiori a quelli dei momenti di campata, può non venire rispettata l’ipotesi di cui sopra. In questi settori per motivi di sollecitazioni taglianti vengono in ogni caso tolti gli elementi di alleggerimento e quindi ripristinata la sezione piena. A prescindere dal grado di sollecitazione dunque, in tali porzioni di solaio, tale limitazione non ha più ragione di essere.

ya.n.h

i = 10/9xD (min)

Schema sollecitazioneflettente - Stato II

D

H


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4.4.3 Punzonamento

La verifica a punzonamento viene eseguita a fronte delle indicazioni riportate all’interno dell’EC2 (par. 6.4.) nei termini di una soletta massiccia. Costruttivamente vi è da sincerarsi dell’assenza di corpi di alleggerimento all’interno del perimetro critico esterno uout,ef con l’aggiunta di una ulteriore distanza 0,5 h. Questo si traduce in una distanza pari a 2,0 h + 0,5 h = 2,5 h a partire dall’ultima fila di armatura esterna al pilastro sottoposto a verifica. Nel caso di pilastro privo di richiesta di armatura specifica a taglio/punzonamento si raccomanda di rimuovere gli elementi di alleggerimento fino ad una distanza 4,0 h a partire dal bordo del pilastro.


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4.4.4 Verifica della fuga tra strati di calcestruzzo gettati in tempi diversi

Il valore della forza di taglio sollecitante relativa all’azione di scorrimento tra due strati di cls gettati in tempi diversi, può essere valutata a favore di sicurezza, secondo EC2 (par. 6.2.5.), attraverso la formula:

v*Ed = vEd / z dove: vEd è la forza di puro taglio nella sezione considerata z è il braccio delle forze interne che può essere assunto pari a z ≈ 0,9 h (vedi piastre senza specifica armatura) Mentre il valore della forza reagente è da dedursi dalla seguente:

( ) max,,,, RdjsyRdjredjNdctdjjRd vvbfcv ≤+⋅⋅+⋅= σµ

dove: cj Coeff. di scabrezza (vedi Tabella 2) µ Coeff. di frizione (vedi Tabella 2) fctd Resist. a trazione di design d. cls fctd = fctk,0.05 /γc σNd Forza di compressione ortogonale alla fuga (con σNd < 0,6 fcd ; es. pressione del getto fresco) bj,red larghezza effettiva di contatto (ridotta per la presenza dei corpi di alleggerimento – vedi Tabella3) vRdj,sy = As·fyd (µ·sinα + cosα) vRdj,max = 0,5·ν·fcd·bj,red con ν = 0,6[1 – fck/250] fck in [MPa]

Tabella 2

Caratteristiche della superficie di interfaccia

cj µ

dentata 0,5 0,9 scabra 0,45 0,7 liscia 0,35 0,6

molto liscia 0,25 0,5

Il progetto per l’armatura necessaria, e quindi la valutazione sulla necessità di ulteriore armatura a taglio nella zona di competenza delle gabbie di alleggerimento, passa quindi attraverso la formulazione seguente:

( )( )ααµ

σµcossin

* ,, +⋅⋅

⋅⋅+⋅−=

yd

redjNdctdjEdrichs f

bfcvA

Per potere quindi ottemperare alle opportune verifiche del caso, di seguito (vedi Tabella 3) vengono inseriti i valori nominali per la consistenza delle As relative alle staffe delle gabbie CBC® cobiax® nonché dei relativi fattori di riduzione bj,red in funzione dell’effettivo ricoprimento dello strado di armatura.

Tipo alleggerimento

Altezza alleggerimenti

Nr. Alleggerimenti

a mq

Diametro ferro

gabbie

Incidenza staffe gabbie

As,y

Fattore di riduzione per la supercifie di interfaccia bj,red

CBCM [cm] [pz/m2] [mm] [cm2/m2] ri=2cm ri=3cm ri=4cm ri=5cm

S-100/315 10,0 8,16 5 6,41 0,44 0,40 0,37 0,36 S-120/315 12,0 8,16 5 6,41 0,44 0,40 0,37 0,36 S-140/315 14,0 8,16 5 6,41 0,52 0,46 0,42 0,39 S-160/315 16,0 8,16 5 6,41 0,52 0,46 0,42 0,39 S-180/315 18,0 8,16 5 6,41 0,61 0,54 0,48 0,44 S-200/315 20,0 8,16 5 6,41 0,61 0,64 0,48 0,44 S-220/315 22,0 8,16 5 6,41 0,69 0,61 0,55 0,50

E-225 22,5 16,00 5 12,57 0,79 0,71 0,63 0,56

E-270 27,0 11,11 5 8,73 0,83 0,75 0,68 0,62 E-315 31,5 8,16 5 6,41 0,85 0,78 0,72 0,66

E-360 36,0 6,25 6 7,07 0,87 0,81 0,75 0,70 E-405 40,5 4,94 6 5,59 0,88 0,83 0,77 0,72

E-450 45,0 4,00 6 4,52 0,90 0,85 0,80 0,76

Tabella 3: Fattore di riduzione della superficie di interfaccia al variare del ricoprimento di calcestruzzo


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4.4.5 Verifica della fessurazione

Per la resistenza agli stati coattivi interni della sezione indotti da forze esterne di incastro e stati di generale costrizione dell’elemento derivanti eventualmente da differenziali termici, analogamente al solaio massiccio, dovrà essere disposta una armatura minima derivante dalle disposizioni di cui al punto 7.3.2 della norma EC2. Per la determinazione di quest’ultima, in applicazione alla formula (7.1 della norma EC2), per le sezioni alleggerite21 cobiax® può essere utilizzata una sezione di altezza equivalente ht,cb che si ricava sottraendo all’altezza totale del solaio ht il volume di cls per mq risparmiato con gli alleggerimenti (Vedi Tab.1 di pag. 47). Esempio: ht = 40cm con alleggerimenti tipo E-270: Riduzione di volume cls/m² = 0,115 m³/m² corrispondente ad una riduz. in altezza di hrisp=11,5cm da cui: ht,cb = ht – hrisp = 28,5cm

ht,cb=28,5 cmht=40 cm ht,cb=28,5 cmht=40 cm

Cui segue l’applicazione cobiax® della disposizione di norma, così modificata:

s

cbcteffctcs

AfkkA

σ,

, ⋅⋅⋅= con:

kc coeff. distributivo delle tensioni all’interno della sezione k coeff. per tensioni auto-equilibrate per la sez. ridotta hcb fct,eff valore medio della tensione eff. della resistenza a trazione nel momento in cui si suppone l’insorgenza delle prime fessure Act,cb superficie della zona tesa da dedursi dalla sezione ridotta (ht,cb·b) Tutte le ulteriori considerazioni in merito e relative al paragrafo 7.3. del citato codice di calcolo EC2, possono venire interpretate facendo riferimento alla sezione omogeneizzata piena di altezza ridotta (ht,cb·b). E’ evidente che considerare l’altezza totale ht della sezione porta comunque a valori di As a favore di sicurezza.

21 Per le zone da eseguirsi prive di sfere si applica la sezione totale


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4.4.6 Isolamento acustico e termico

Per il calcolo del potere fonoisolante Rw e del livello di rumore da calpestio Ln,w del solaio nudo (senza i contributi dati dalle finiture) occorre fare riferimento alla soletta piena equipesante andando a determinarne la massa superficiale m’ in kg/m2

mediante i dati di riduzione del peso proprio dati in Tab.1 di pag.47.

Esempio:

Solaio ht=40cm alleggerito con E-270

Massa superficiale m’ =2500x0,40-285=715kg/m2.

Occorre segnalare che per masse superficiali m’ superiori a 400kg/m2 le formule usuali per il calcolo del potere fonoassorbente (CEN, IEN Galileo Ferraris, DIN) tendono a sottostimare i valori sperimentali.

Questo succede perché il solaio è alleggerito in campata ed in getto pieno nell’intorno degli appoggi. In questi casi (quando m’>400kg/m2) occorre considerare come massa superficiale m’ quella di un solaio di pari spessore ma peso specifico di 2300kg/m2.

Per quello che riguarda l’ isolamento termico il solaio cobiax® è assimilabile ad un solaio in cls con una intercapedine d’aria non ventilata.

I valori di conducibilità termica equivalente λeq sono stati ricavati sperimentalmente presso i laboratori dell’Università di Darmstadt ad una temperatura di riferimento di 21°C, per un flusso verticale.

Per questioni inerenti alla costruzione della sezione tipo nella tabella successiva viene indicato il valore di λeq a raso dell’alleggerimento; per ottenere il valore dello spessore totale si dovranno aggiungere i contributi delle cappe di cls sopra e sotto l’alleggerimento e degli altri materiali (massetto, intonaco, finiture ed eventuali isolamenti).

Slim−Line Eco−Line


S−1

00

S−1

20

S−1

40

S−1

60

S−1

80

S−2

00

S−2

20

E−2

25

E−2

70

E−3

15

E−3

60

E−4

05

E−4

50

Altezza solaio considerata uguale all’altezza dell’alleggerimento

[cm] 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 22,5 27,0 31,5 36,0 40,5 45,0

Condicubilità termica λλλλeq [W/mK] 0,143 0,170 0,192 0,217 0,242 0,266 0,290 0,304 0.348 0,391 0,433 0,479 0,523

La presenza dell’alleggerimento porta ad avere valori di trasmittanza termica equivalente U almeno dimezzati rispetto a quelli di una soletta massiccia dello stesso spessore, con minori oneri di isolamento termico.


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Qualora si volesse procedere alla verifica della formazione di condensa sugli strati che compongono il solaio finito tramite l’utilizzo del diagramma di Glaser occorrerà considerare il solaio cobiax® dal punto di vista fisico come un solaio in getto pieno di cls senza considerare gli alleggerimenti in materiale plastico, come specificato nella Dichiarazione Ambientale di Prodotto (secondo norme ISO 14025 e EN 15804) rilasciata da Institut Bauen und Umwelt e.V.

Si riporta di seguito la Tabella dei dati fisici del solaio cobiax® estrapolata dal paragrafo 2.3 della certificazione citata

Parametro valore unità

Conducibilità termica (DIN EN 12524) 2,3 W/(mK)

µ=rapporto tra la permeabilità al vapore dell’aria e quella del cls

80÷130 -

Umidità di equilibrio 0,13 %

Calore specifico 0,88 kJ/(kgK)

Peso specifico 2400 kg/mc


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4.4.7 Modo proprio di vibrare

Nel caso di applicazioni particolari, come ad es. sale da concerto o per particolari officine di produzione, è auspicabile la verifica dei modi propri di vibrare. Questi ultimi, se molto vicini in termini di frequenza alle sollecitazioni, influiscono in modo negativo sull’utente, rendendo così il solaio non più compatibile con la destinazione d’uso prevista22. Se paragonata ad una soletta piena di pari spessore H, il più leggero solaio cobiax® a seguito della riduzione delle masse, nonostante la riduzione di inerzia dovuta ai corpi cavi nello Stato I (sezione non fessurata), risponde in termini di frequenza propria con un positivo incremento delle frequenze fino a ca. 12%. Traducendo la formulazione di base della frequenza propria in funzione delle deformazioni verticali di calcolo rilevate si ottiene:

Freq. Propria : CBIw

g

m

kf

,2

1

2

1 ⋅=⋅=ππ

Da che : w

mg

w

Fk ==

dove: k = Rigidezza m= Massa g = acceleraz. gravità wI,CB = freccia (Stato I) cobiax® [in condizione di carico Frequente] Tale vantaggio nei confronti di un solaio massiccio di pari spessore si riduce con l’aumentare del sovraccarico variabile fino al limite raggiungerne la parità. Nel diagramma seguente viene mostrato l’incremento della frequenza propria in funzione dei sovraccarichi variabili per diverse tipologie di solaio, nel confronto con il solaio pieno di pari spessore H.

22 Come termine di riferimento può essere assunta una limitazione minima pari f=3Hz (cicli/sec.) per ambienti frequentati da persone (abitazioni, uffici); mentre per ambienti suscettibili a sollecitazioni ritmiche o cicliche (palestre, sale da ballo, officine meccaniche, ecc.) è bene che la frequenza propria di vibrare non scenda a valori inf. a f=5Hz.


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4.4.8 Punzonamento localizzato

Dal momento che ad es. le opere di puntellazione con grandi superfici di influenza dei solai soprastanti, nella quasi totalità dei casi, sono garantite proprio dal contrasto delle solette attraverso questi punti di appoggio, si è valutata la sicurezza nei confronti di carichi concentrati di piccole impronte agenti sopra gli alleggerimenti. Sono stati quindi eseguiti una serie di test di laboratorio, suffragati anch’essi da una parallela simulazione numerica agli elementi finiti con le più sfavorevoli condizioni di contorno possibili. Nel diagramma seguente si riporta il carico concentrato limite in funzione del ricoprimento effettivo evidenziando come, per l’effetto arco che si crea attorno all’alleggerimento sferico, possono essere raggiunti valori molto alti di pressione locale. L’impronta considerata è pari ad AxB=5x5cm per un solaio da H=45cm ed alleggerimento sferico da D=360mm (crf. TUD - Prüfbericht BD12.4.02 del 07.05.2002 – Untersuchung an Lokales Durchstanzen). Es. Per ricoprimento sfera sp=5cm » carico ammissibile ca. 260 kN

A titolo di prescrizione e quindi a favore di sicurezza, perché non considera il contributo dell’effetto arco di cui sopra, possono essere utilizzati i valori della Tab. seguente che rappresenta la capacità portante per carichi puntiformi con impronta di AxB=15x15cm in funzione della classe di calcestruzzo e dello spessore di ricoprimento sull’alleggerimento previsto in sezione.

Carico massimo a punzonamento locale VEd per impronte 15x15cm [kN] Resistenza cls fck[MPa] 25,0 30,0 35,0 40,0

Ricoprimento min. cls sopra alleggerimento

5cm 29,1 31,9 33,6 35,1

6cm 36,3 38,6 40,6 42,4

7cm 42,9 45,6 48,0 50,2


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4.5 Esempio di Calcolo

Sistema statico : Luci maglia : Dimens. Pilastri : Spessore solaio : Altezza statica: Diametro sfere : Passo elementi :

Superficie piana ad appoggi puntiformi L 1 x L2 = 10,0m x 10,0m A x B = 50 x 50cm H = 40cm h = 35cm (c=5,0cm) DCB = 27cm i=10/9·D=30cm

Peso proprio :

Pp = 7,15 kN/m2 (cfr. Tabella 1) [utilizzando es. elem. tipo Eco-Line 270 la riduzione di peso ∆pp=-2,85kN/m² PP = 0,40x25,0 - 2,85 = 7,15kN/m²] con γ(c.a.) = 25,0kN/m³

Sovraccarichi :

Permanente (es. p = 2,0 kN/m2) Accidentale (es. q = 4,0 kN/m2)

Caratteristiche calcestruzzo:

C35/45 – (Rck 450) ; fck=35,0 Mpa fcd = αcc·fck / γc = 0,85·35,0/1,5=19,83MPa fctd = fctk,0.05 / γc = 0,7·0,3·fck

2/3/ 1,5= 1,497MPa

Classe acciaio : Classe di esposiz. :

B 450C XC3 (strato inf.); XC1 (strato sup.)

Verifica di compatibilità Spess.H/Alleggerim.

hu ≤ H – (cric + Arm,i + c‘ric + Arm,s) hu = 27,5 ≤ 40 – (3,5 + 2,5 + 3,0 + 3,5) = 27,5cm √

Dati per il calcolo della freccia :

wmax(∞) ≤ 10000 · √2 / 500 ≈ 28mm (freccia max ammissibile [t=∞]) gw∞ = pp + p + ψ2·q ≈ 10,53 kN/m2 (carico Q. perm. [t=∞] con ψ 2 = 0,3)

Analisi FEM : L’analisi con l’ausilio di un FEM segue l’iter normale di una soletta massiccia di pari spessore con i carichi dati dall’analisi di cui sopra.

Calcolo Freccia nel lungo periodo:

wIM = 8,6mm (freccia elastica della soletta piena alleggerita con gw∞)

wICB = wI

M / 0,91 ≈ 9,45mm (Freccia elastica istantanea per la soletta cobiax®) wII-∞

CB = 9,6 · 3,0 ≈ 28mm ≤ wmax(∞) √ (con Ec(0)/ Ec(∞) = 3,0 ca.)


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Verifica della Resistenza al Taglio:

VRd,cCB = αQ,(CB) · vRd,c · h

dove : αQ,(CB) = 0,55

( ) 31, 100

18,0ckl

ccRd fkv ⋅⋅⋅= ρ

γ

con :

00,276,1350

2001

2001 ≤=+=+=

dk

02,000215,035100

5,7 <=⋅

≤⋅

=hb

A

w

SlSlρ

vRd,c = 0,18/1,5 · 1,76 · (100·0,002·35)1/3≈ 413,8kN/m²

con: ρl ≈ 0,00215 è il grado di armatura di estradosso minima fissato in 1φ12/15cm Resistenza di taglio allo stato limite ultimo per solette cobiax®) VRd,c

CB = 0,55 · 413,8 · 0,35 ≈ 79,6kN/m (All’interno delle zone in cui si ottiene VSd > VRd,c

CB andranno tolte le sfere)

Verifica del punzonamento :

vSd = ß · Np / u1 dove: u1 = il perimetro del cono a punzonamento se : vSd < vRd1 non risulta necessaria l’armatura a punzonamento nel caso di : vRd1 < vSd < vRd2 è necessario predisporre l’armatura

Pilastro Interno : VEd ≈ 2550kN ASl = 47,5cm²/m23

Scelta Pioli24 a testa rifollata:

PSB[16/340-4/960] (120/240/240/240) ls=840mm

Verifica della zona di rispetto massiccia : ra = A/2 + ls + 2,5h = 0,25 + 0,84 + 0,87 = 1,96mt < 6,00 /2 = 3,00mt √

23 Valore medio dell’armatura superiore tesa prendendo in considerazione una larghezza di piastra pari alla larghezza del pilastro più tre volte l’altezza statica h su ciascun lato 24 La scelta è relativa alla tipologia di armatura costituita da connettori a taglio a doppia testa rifollata. Tale sistema di armatura a punzonamento offre la migliore capacità rotazionale attorno al nodo di connessione solaio/pilastro nel caso di alternanza dei sovraccarichi variabili delle campate adiacenti. Il prodotto PSB è un marchio specifico registrato dell’azienda Peikko® Group che fornisce i suoi prodotti con Omologazione del DIBt. Nulla osta al dimensionamento e verifica di prodotti equipollenti od alternativi, purché rispondenti alle direttive europee circa l’omologazione e la rintracciabilità dei materiali, nonché alle specifiche chimico-fisiche prescritte per i materiali da costruzione come da norme tecniche vigenti.


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Verifica del grado di sollecitazione ammissibile:

I valori che seguono derivano dal calcolo FEM : MEd ≈ 200kNm/m (Momento flettente max. nella zona alleggerimenti)

da cui: mSD = MEd/ 1000 = 0,200MNm/m

2,00828,035355,0

96,127,0200,096,133

≤=⋅

⋅⋅=⋅

⋅⋅=

ck

CBSDSDS

fh

Dmµ √

Verifica a taglio sull’interfaccia tra i cls gettati in tempi diversi :

Assumento; vEd = vRd,cCB = 79,6kN/m

ed il braccio z = 0,9·h = 31,5cm Si ha v*Ed = vEd / z ≈ 252kN/m² = 0,252MN/m²

Trascurando il termine relativo alla pressione locale σN (cfr. punto 4.4.4.):

max,,,, RdjsyRdjredjctdjjRd vvbfcv ≤+⋅⋅=

dove: cj = 0,35 Coeff. di scabrezza per superficie liscia µ = 0,60 Coeff. di frizione per superficie liscia fctd = 1,497MPa Resistenza a trazione di calcolo del cls (vedi sopra) bred Larghezza equivalente ridotta dalla presenza dei corpi di allegg. bred = 0,75 (Vedi Tab. 3 – caso ad es. con ri = 3,0cm per elem. P/E-270) As,y Incidenza Arm. a taglio collegante le parti relative all’interfaccia As,y = 8,73cm²/m² (Vedi Tab. 3) α Angolo di inclinazione dell’armatura a taglio vRdj,Max Sollecitazione a taglio Max ammissibile vRdj,Max = 0,5 · ν · fcd · bred vRdj,Max = 0,5 · 0,516 · 19,83 · 0,75 = 3,837 MN/m² con ν = 0,6(1-fck/250) = 0,516

Valutando la sola componente di resistenza offerta dal cls sulla superficie di contatto si ottiene :

vRd,j*= cj · fctd · bred = 0,35 · 1,497 · 0,75 = 0,393 MN/m² > 0,252MN/m² √

Nel presente caso non sono necessarie armature specifiche a taglio per lo scopo enunciato.

Nel caso risultasse vRd,j*< v*Ed sarebbe stato necessario valutare l’armatura specifica necessaria attraverso la formula :

( ) ysyd

jRdEdrichs A

senf

vvA ,

,, cos

**≤

+⋅⋅−

=ααµ


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Calcolo dell’armatura minima per stati coattivi e per il controllo della fessurazione:

Pensando ad una ipotesi di costrizione della piastra all’interno di elementi verticali rigidi come vani scale, setti rigidi, ascensori, ecc., così come nel caso di piastre soggette a differenziale termico, si rende necessaria una verifica con relativo dimensionamento di un grado di armatura minimo. Per la classe di esposizione XC3 si evince che per elementi in c.a. normale e per la combinazione di carico quasi permanente, la limitazione delle fessure si attesta ad un valore pari a wk,max = 0,3mm.

s

cbcteffctcs

AfkkA

σ,

, ⋅⋅⋅=

con: kc = 1,0 (Trazione pura) k = 0,8 – 0,3·(h – 300)/ 500 = 0,77 ≤ 0,8 con h (altezza statica) in mm fct,eff(t) = βcc(t)·fctm = βcc(t)·0,3·fck

2/3

con

−=2/1

281exp

tsccβ

s = 0,20 per cementi di resistenza CEM[42.5R; 52.5N; 52.5R] s = 0,25 per cementi di resistenza CEM[32.5R; 42.5N] s = 0,38 per cementi di resistenza CEM[32.5N] es. βcc(7gg; CEM32.5R) = 0,778 ; fct,eff(14gg) = 2,89MPa ; fct,eff(28gg) = 3,20MPa [Non si escluda la possibilità di inizio dello stato coattivo prima della maturazione del cls a 28gg]

Riduzione di volume cls/m² = 0,115 m³/m² corrispondente ad una riduzione in altezza di hrisp=11,5cm da cui: ht,cb = ht – hrisp = 28,5cm e quindi: Act,CB = ht,cb / 2 · 1,0 = 0,1425m²

Pensando ad una armatura min. con ferro di diametro φ12 se ne deduce una tensione limite pari a σs= 280MPa [cfr. Prosp. 7.2N – EC2]

( )89,2

9,212

89,2

9,2

0,200,1

0,5212

9,22*

,

⋅≤⋅⋅⋅⋅=⋅

⋅−⋅⋅=

effctccss fhk

hHdd √

ds* = 12mm hc = H/2 (altezza della zona tesa sotto combinazione di carico quasi permanente) Ne segue che:

mcmAs /33,1110280

1425,089,20,177,0 24 =⋅⋅⋅⋅=

corrispondente ad una As di ca. 10φ12/mt


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L’armo del solaio cobiax®


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5.1 Armo del solaio con il sistema CBCM®

5.1.1 Le gabbie di alleggerimento cobiax® CBCM®

Le gabbie di alleggerimento cobiax® CBCM® sono trasportate in cantiere in fasci, ognuno contenente un numero di gabbie proporzionato al diametro degli alleggerimenti. Le gabbie sono posizionate all’interno di due staffoni di acciaio per c.a. con ganci ad uncino per un facile sollevamento tramite la gru di cantiere con normali catene. Il peso dei fasci varia da un min. di 100 kg ad un massimo di 280 kg. Per assicurare un corretto posizionamento delle gabbie, si seguano attentamente le specifiche istruzioni di montaggio allegate ai piani di posa forniti in cantiere e che qui di seguito vengono sommariamente illustrate.

5.1.2 Le istruzioni di posa con il sistema CBCM®

Dopo aver distribuito sulle casseforme i distanziatori copri-ferro disposti in funzione dalle specifiche richieste anti-incendio “R”, posata l’armatura strutturale inferiore incrociata secondo le tavole grafiche fornite in cantiere, si potrà procedere al posizionamento delle gabbie di armatura CBCM®.

Seguendo quindi il piano di posa fornito da Cobiax Italia srl, la posa delle gabbie CBCM® di lunghezza caratteristica 2,50 mt. può procedere con l’eventuale ausilio di strumenti distanziali fornibili contestualmente alla fornitura del materiale in cantiere. Per impedirne lo spostamento sul piano, le gabbie possono essere fissate all’armatura inferiore con una legatura minima. Le gabbie CBCM® fungono quindi sia da materiale di alleggerimento, che da distanziatore per le armature superiori. Gli elementi di alleggerimento risulteranno così allineati secondo una griglia regolare con passo predefinito.


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Al termine della posa delle gabbie CBCM® si procede alla posa dell’armatura superiore ed infine col getto di calcestruzzo per il completamento del solaio, che, ricordiamo, dovrà essere eseguito in due fasi successive, per evitare il fenomeno del galleggiamento degli alleggerimenti.

5.2 Armo del solaio con il sistema CBLM-L®

5.2.1 Il modulo cobiax® CBLM-L®

Il modulo CBLM® che viene fornito in cantiere ha dimensioni tipiche BxL= 2,50xL mt. ed è composto dall’armatura inferiore di progetto nella direzione longitudinale del modulo stesso, dalle gabbie di alleggerimento contenenti le sfere in HDPE fissate per punti di saldatura e, laddove necessario, dai connettori al taglio a doppia testa rifollata (tipo PSB di Peikko® Group). Per facilitarne il sollevamento, nonché la movimentazione, i moduli CBLM® sono dotati di staffe di sollevamento posizionate nei punti ove è previsto l’ancoraggio.

Nello stabilimento di produzione i moduli vengono contrassegnati in modo univoco. In cantiere il posizionamento dello stesso viene individuato sul piano di posa predisposto da Cobiax Italia srl e consegnata all’impresa contestualmente alla fornitura del materiale. L’impresa costruttrice potrà dare preventivamente indicazioni sulla sequenza di fornitura e di posa di sua preferenza.

Per ogni solaio viene realizzato e fornito in cantiere un dettagliato piano di posa. Questo elaborato contiene tutti le istruzioni necessarie per il sollevamento, la movimentazione e l’individuazione univoca della posizione di ogni singolo modulo CBLM® sull’impalcato.


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5.2.2 Le istruzioni di posa con il sistema CBLM-L®

Prima della fornitura in cantiere dei moduli cobiax® CBLM-L®, si predispone l’impalcato costituito da casseforme puntellate secondo gli schemi forniti dal produttore (PERI, DOKA, PILOSIO, FARESIN, ALPI, ECC.), comprese le compensazioni, le sponde e gli oneri accessori indicati. Le altezze standard di puntellazione sono di m. 3,50, ma si può arrivare fino ai 7 m ed oltre a seconda delle prescrizioni del produttore. Naturalmente nel calcolo dei puntelli si dovrà tener conto del peso proprio del solaio cobiax®, che nella gran parte dei casi è inferiore del 30% rispetto ad una soletta piena di uguale spessore.

Dopo aver casserato la superficie, è necessario posare i distanziatori, di altezza pari a quella indicata nei cartigli degli elaborati grafici forniti da Cobiax Italia srl. I distanziatori dovranno essere posati perpendicolarmente al ferro di strato più basso, ed in funzione del peso dell’armatura complessiva che dovrà essere montata, di passo adeguato che generalmente varia da 80÷120cm.

Prima della posa dei moduli cobiax CBLM-L®, si dispone sui distanziatori su citati, il primo ordine di armatura inferiore (non fornito da Cobiax Italia srl), come descritto nelle tavole grafiche fornite in cantiere. Questa armatura è perpendicolare rispetto a quella integrata all’interno del modulo cobiax. E’ autorizzato l’utilizzo di tappeti di armature preassemblati (tipo bamtec).

I moduli CBLM-L® vengono trasportati dallo stabilimento di produzione al cantiere, dove vengono scaricati con le usuali gru di cantiere. Generalmente vengono montati direttamente nella loro posizione definitiva al momento del loro arrivo in cantiere. Qualora lo si ritenga opportuno, i moduli CBLM-L® possono anche essere stoccati nell’area di cantiere, negli appositi spazi.


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Generalmente un modulo CBLM-L® pesa generalmente dai 350 ai 1000 kg a seconda delle dimensioni (2,50 x L fino a 13,60 m). Per il sollevamento si farà uso di normalissime catene o di appositi bilancini nel caso di moduli assai lunghi (Cobiax Italia srl ne possiede uno disponibile a noleggio). Nei moduli sono già presenti i punti di aggancio, costituiti da apposite staffe saldate, che possono variare di quantità in base alla lunghezza del modulo stesso. I moduli cobiax® vengono siglati in stabilimento con il numero corrispondente; la posizione dei singoli moduli viene rilevata dalla pianta di posa consegnata in cantiere.

Per ripristinare la continuità dell’armatura inferiore longitudinale contenuta all’interno dei moduli cobiax®, è necessario inserire degli spezzoni di collegamento di tali armature nella posizione testa-testa dei moduli contigui come da elaborato grafico consegnato in cantiere. Gli spezzoni di raccordo inferiore longitudinale, così come l’armatura prevista per i cordoli in spessore disposti in prossimità di aperture nel solaio, così come sul perimetro esterno, non viene fornita da Cobiax Italia srl

L’armatura a punzonamento (taglio in prossimità. dei pilastri, testa di setti, spigoli interni all’edificio.) prevista dal calcolo statico, viene già integrata in genere, dove possibile, nei moduli in fase di produzione degli stessi. L’armatura a punzonamento (consistente nei pioli a doppia testa rifollata e fissata su barre in acciaio), ad eccezione delle staffature dei cordoli che a volte fungono anche da arm. a punzonamento, è fornita per intero da Cobiax Italia srl.

L’armatura superiore prevista, inclusa l’armatura diffusa di base, dovrà essere fornita e posata in opera come descritto negli elaborati grafici forniti da Cobiax Italia srl.


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5.3 Getto del cls per soluzioni di posa in opera tipo CBCM® e CBLM®

Il calcestruzzo da gettare in opera dovrà avere le caratteristiche prescritte ed indicate sui cartigli degli elaborati grafici forniti da Cobiax Italia srl (resistenza caratteristica, rapporti A/C, classe di consistenza, diametro massimo degli inerti, ecc.). Il grano massimo degli inerti raccomandato è di Dmax=16mm per gli alleggerimenti di diametro fino a DCB=22,5cm, di Dmax=20mm per gli alleggerimenti fino ad un diametro DCB=31,5cm e di Dmax=24mm per sfere di dimensione DCB ≥ 31,5cm. Durante il getto si genera una sottospinta sui corpi cavi con la tendenza al sollevamento degli alleggerimenti stessi. Per limitare questo fenomeno di sollevamento è necessario dividere il getto in due fasi. La prima fase del getto dovrà essere interrotta quando il cls avrà raggiunto una quota tale da avvolgere le armature inferiori di almeno ri ≥ 2cm. Questo primo strato, avvenuta la fase di “presa” del cls, provvederà a mantenere ancorati gli alleggerimenti durante il getto di completamento che potrà avvenire, anche in funzione delle caratteristiche del cls e delle condizioni climatiche nel momento del getto, ca. 2÷3 ore dopo la prima fase.

2° FASE: SI COMPLETA IL GETTO DOPO 3/4 ORE

1° FASE: SI GETTA UNA PRIMA STRISCIA DI ALTEZZA TALE DA RICOPRIRE

PROCEDURA DI GETTO

SH

- S

L'ARMATURA DI INTRADOSSO DI CIRCA 3 cm


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5.3.1 Raccomandazioni particolari

Durante la fase della costruzione dell’edificio, nel caso fosse necessario forare dall’alto il solaio grezzo cobiax® (come avviene per es. quando devono essere puntellate delle pareti o eseguiti ancoraggi per dispositivi vari), può capitare che venga trapassato un alleggerimento. Dopo la rimozione del supporto di ancoraggio, occorre che tali fori vengano sigillati a dovere per evitare che, con l’eventuale allagamento dell’impalcato, l’alleggerimento si riempia di acqua che, per strutture non ancora protette alla pioggia, può formarsi all’estradosso degli impalcati.

5.3.2 Note per il getto di calcestruzzo in due fasi

SOLUZIONE 11° strato di cls solo nella zona degli alleggerimenti

H

1°

Getto

Rete fermagetto

Soletta alleggerita Soletta massiccia

SOLUZIONE 2

H

1° strato di cls solo nella zona degli alleggerimenti

Distanziatore in fibra di cemento

Listello in legno


1°

Ge

tto


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1° strato di cls nella zona degli alleggerimenti e getto completo nella zona massiccia SOLUZIONE 3

H Rete fermagetto

Listello in legno


1°

Getto

H

1° strato di cls nella zona degli alleggerimenti e nella zona massiccia

1°

Ge

tto

SOLUZIONE 4

Armatura a taglioper scorrimento

AAvvvviissoo:: Nel caso si scegliesse di spezzare il getto in due fasi anche nelle zone piene, sarà necessario disporre in queste ultime

un’opportuna armatura a taglio per scorrimento (cfr. verifica dell’interfaccia per cls gettati in tempi diversi)


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5.4 Le istruzioni di posa del sistema con lastra semi-prefabbricata

Prima della posa delle lastre prefabbricate, vengono posizionati i puntelli di sostegno per il montaggio. Gli interassi massimi ammissibili delle travi rompitratta sono indicati sui cartigli degli elaborati grafici. Le travi rompitratta devono essere ordite trasversalmente ai tralicci. Posate le lastre, verrà disposta l’armatura trasversale inferiore. Tale armatura andrà posata sopra lastra ed infilata tra i diagonali dei tralicci e quindi ortogonalmente agli stessi con diametro e passo descritto sugli elaborati grafici.

Le gabbie di alleggerimento CBCM® andranno posate e disposte secondo il piano di posa fornito da Cobiax Italia srl parallelamente alla direzione dei tralicci.

NOTA : Le aperture da prevedersi sul solaio, dovranno essere comunicate preventivamente, poiché sarà necessario prevederne la realizzazione già nello stabilimento di prefabbricazione.

Così come i fori, anche l’armatura specifica a punzonamento, ove necessaria, dovrà essere inserita all’interno delle lastre nella fase di produzione delle stesse.


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L’armatura superiore dovrà essere posata in opera, secondo gli elaborati grafici forniti da Cobiax Italia srl o dallo statico incaricato. Come per il sistema a cassero, anche in questo caso le gabbie di alleggerimento CBCM® oltre a togliere il cls ove non si rende necessario e quindi alleggerire di fatto il solaio, fungono da distanziatori per l’appoggio delle armature superiori.

Per evitare che gli alleggerimenti si sollevino per effetto della sottospinta che si genera al momento del getto, sarà necessario legare l’armatura superiore ai tralicci con degli appositi ganci (legature). Il getto, la vibrazione e la lisciatura potrà avvenire quindi in una unica soluzione.


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5.5 Note relative alla costruzione delle lastre semi-prefabbricate

5.5.1 Posizione dei tralicci nella lastra

Per prima cosa bisogna fissare la posizione dei tralicci nella lastra perché gli alleggerimenti andranno posati sulla lastra prefabbricata proprio tra un traliccio e l’altro. Sono da osservare con attenzione i seguenti punti:

• La distanza dei tralicci deve essere un multiplo del passo a degli alleggerimenti;

• L’altezza dei tralicci è limitata dalla geometria degli alleggerimenti cobiax®. Gli alleggerimenti fungono da distanziatori per l’armatura superiore;

• E‘ consigliabile che gli alleggerimenti siano posizionati in senso longitudinale, ovvero nella stessa direzione dei tralicci.

Posizione dei tralicci nei sistemi prefabbricati alleggeriti con sistema CBCM®-S:

DDaattii ddii pprrooggeettttoo::

Tipologia alleggerimento CBCM®

S-100/315

S-120/315

S-140/315

S-160/315

S-180/315

S-200/315

S-220/315

Spessore del solaio h [cm] ... ... ... ... ... ... ...

Spessore della lastra h1 [cm] ... ... ... ... ... ... ...

Passo dell’alleggerimento a [cm] 35,0 35,0 35,0 35,0 35,0 35,0 35,0

Altezza alleggerimento hu [cm] 11,0 13,0 15,0 17,0 19,0 21,0 23,0

Armatura trasv. inf. Arm,ix [cm] ... ... ... ... ... ... ...

Altezza traliccio fuori lastra y1 [cm] 5,0 5,0 7,0 7,0 9,0 9,0 10,0


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5.5.2 Posizione dei tralicci nei sistemi prefabbricati alleggeriti con sistema CBCM-E

Tipologia alleggerimento CBCM®

E-225 E-270 E-315 E-360 E-405 E-450

Spessore del solaio h [cm] ... ... ... ... ... ... Spessore della lastra h1 [cm] ... ... ... ... ... ... Passo dell’alleggerimento a [cm] 25 30 35 40 45 50 Altezza alleggerimento hu [cm] 23,0 27,5 32,0 36,6 41,1 45,6 Armatura trasv. inf. Arm,ix [cm] ... ... ... ... ... ... Altezza traliccio fuori lastra y1[cm] 9,0 11,0 13,0 15,0 17,0 19,0

5.6 La puntellatura

I puntelli di sostegno dovranno essere completamente rimossi solo quando il solaio è in grado di contrastare anche le azioni di progetto della fase transitoria di costruzione (caso in cui la soletta funge da contrasto alla puntellazione di un solaio soprastante). La rimozione dei puntelli dovrà avvenire sempre dietro consenso della D.L. interpellando il fornitore degli stessi e di concerto con Cobiax Italia srl.


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5.7 Combinazioni possibili con il sistema cobiax®

5.7.1 Realizzazione di impianti all’interno del solaio

La grande flessibilità della tecnologia cobiax® abbinata al comportamento strutturale del solaio a piastra alleggerito consente l’installazione degli impianti tecnologici all’interno del solaio stesso. Si va a realizzare così il cosiddetto “solaio attrezzato” ed in particolare il “solaio ad attivazione della massa”. Quest’ultimo è un sistema innovativo di distribuzione dell’energia all'interno degli edifici poichè si fonda sul concetto di attivazione termica della massa (thermal slab), che sfrutta la capacità di accumulo termico dei solai in calcestruzzo. Questo sistema si caratterizza per il posizionamento della tubazione direttamente nel solaio. Il solaio contribuisce direttamente alla climatizzazione, asportando calore per raffrescare o cedendo energia termica per riscaldare. L’elevata inerzia garantisce la climatizzazione degli edifici, senza rendere necessaria l'alimentazione simultanea dell'impianto radiante e dell'impianto ad aria; questa caratteristica riduce la potenza nominale dell’impianto e le spese di gestione. Il range di temperature dell’acqua di alimentazione è prossimo alla temperatura ambiente (16-20 °C in raffrescamento, 22-28°C in riscaldamento). Si riduce, così, il consumo di combustibile e l’emissione di CO2.

Sistema di raffreddamento / riscaldamentoSOLUZIONE COBIAX

Tubo di raffreddamento/CBCM 27U-0-dØ 5

Sezione Trasversaleriscaldamento Ø 20


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Il montaggio dei singoli elementi, nonché per la posa delle tubazioni, può essere effettuato direttamente sull’impalcato. Le operazioni si eseguono in maniera molto semplice, facendo passare gli impianti nella fuga tra le sfere oppure, in alternativa, rimuovendo le sfere o addirittura gabbie complete, dalle zone interessate. Anche nell’impiego della lastra semi-prefabbricata, alcune componenti dell’impianto possono essere inserite nella lastra già nello stabilimento di produzione.

5.7.2 Abbinamento con elementi portanti termoisolanti

Alleggerire i balconi con il sistema cobiax® ha significativi vantaggi rispetto alla soluzione prefabbricata massiccia. Per iniziare il peso proprio ridotto di circa il 20% ha effetti positivi sulla movimentazione ed installazione in cantiere, nonché sui costi di trasporto. Per evitare che si formino ponti termici i balconi alleggeriti sono collegati all’edificio tramite elementi portanti termoisolanti tipo Isokorb®. La riduzione di peso consente sbalzi maggiori o, a parità di sbalzo, minori sollecitazioni sugli elementi strutturali, nella fattispecie minori sollecitazioni torcenti sugli elementi di attacco di balconi d’angolo.


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5.7.3 Abbinamento alla post-tensione in opera

Per ottimizzare lo spessore del solaio e migliorarne le prestazioni flessionali il sistema cobiax® può essere abbinato alla post-tensione in opera a cavi scorrevoli. Nel caso si scelga di adottare il sistema CBCM® gli alleggerimenti dovranno essere posati nelle zone di campata non interessati del passaggio delle guaine. Se si sceglie di utilizzare il sistema CBLM-L® gli alleggerimenti integrati nei moduli avranno posizioni tali da non interferire al passaggio dei cavi. I moduli CBLM-L® potranno, all’occorrenza, contenere le staffe che danno la quota alle guaine nel loro percorso nel solaio. Le operazioni di ancoraggio, filettaggio, così come la tesatura dei cavi potranno avvenire allo stesso modo di un solaio massiccio.


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5.7.4 Nella realizzazione di impianti da ponte

Alcune realizzazioni di impalcati da ponti in combinazione con i corpi di alleggerimento cobiax®, evidenziano in particolare alcuni aspetti migliorativi, soprattutto per quanto concerne la fase di cantiere; nella fattispecie in quella del getto in opera del calcestruzzo. Come evidente dalle immagini sotto riportate, relative al ponte stradale di Klosterneuburg in Austria, si sono impiegati due strati di alleggerimento per ridurre il peso dell’impalcato curvilineo nelle posizioni in cui non esistono particolari sollecitazioni. Il calcolo e la disposizione delle armature è lo stesso che nella costruzione convenzionale. I vantaggi conseguenti a tale strategia consistono in:

� riduzione del peso proprio della struttura; � ridotto sviluppo di calore di idratazione della massa di getto; � riduzione dei tempi di messa in opera del cls.


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Sezioni Tipologiche

6.1 Sezioni minime SLIM-LINE®

6.2 Sezioni minime ECO-LINE®


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6.1 Sezioni minime SLIM-LINE®

50

Armatura InferioreDirezione 2 Armatura Inferiore

Direzione 1

50

100

200

350

S-100/315 S-100/315

Vol.Vuoti = 0,056 mc/mq

Riduzione Peso = ca. 140 kg/mq (γc.a.=25,0kN/m³)

25

Armatura Superiore

SEZIONE LONGITUDINALE TIPO

SLIM-LINE 100/315

Hmin=20cm

COBIAX Italia Srl

Estradosso Solaio

Passoalleggerimenti

Intradosso Solaio


Cobiax Italia srl



Direzione 1

50

12

0

230

350

S-120/315 S-120/315



25

Armatura superiore


SLIM-LINE 120/315

Hmin=23cm

COBIAX Italia Srl

Estradosso Solaio

Passoalleggerimenti

Intradosso Solaio

60


Cobiax Italia srl



Direzione 1

50

14

0

250

350

S-140/315 S-140/315



25

Armatura superiore


SLIM-LINE 140/315

Hmin=25cm

COBIAX Italia Srl

Estradosso Solaio

Passoalleggerimenti

Intradosso Solaio

60


Cobiax Italia srl



Direzione 1

60

16

0

280

350

S-160/315 S-160/315



25

Armatura superioredi base


SLIM-LINE 160/315

Hmin=28cm

COBIAX Italia Srl

Estradosso Solaio

Passoalleggerimenti

Intradosso Solaio

60


Cobiax Italia srl



Direzione 1

60

18

0

30

0

350

S-180/315 S-180/315



25

Armatura superiore


SLIM-LINE 180/315

Hmin=30cm

COBIAX Italia Srl

Estradosso Solaio

Passoalleggerimenti

Intradosso Solaio

60


Cobiax Italia srl



Direzione 1

55

20

0

310

350

S-200/315 S-200/315



25

Armatura superiore


SLIM-LINE 200/315

Hmin=31cm

COBIAX Italia Srl

Estradosso Solaio

Passoalleggerimenti

Intradosso Solaio

55


Cobiax Italia srl



Direzione 1

55

220

330

350

S-220/315 S-220/315



25

Armatura superiore


SLIM-LINE 220/315

Hmin=33cm

COBIAX Italia Srl

Estradosso Solaio

Passoalleggerimenti

Intradosso Solaio

55


Cobiax Italia srl


6.2 Sezioni minime ECO-LINE®

204

550

250250

320

Vol.Vuoti = 0,096 mc/mqRiduzione Peso = ca. 240 kg/mq (γc.a.=25,0kN/m³)

225 E−225E−225 E−225

Hmin=32cm

Armatura superiore

Estradosso Solaio

Passoalleggerimenti

Intradosso Solaio Armatura InferioreDirezione 2

Armatura InferioreDirezione 1

COBIAX Italia Srl

ECO-LINE / 225



Cobiax Italia srl


37

0

300300

ECO-LINE / 270

45

27

055

E-270E-270 E-270



Hmin=37cm


Intradosso Solaio

Armatura superiore

Estradosso Solaio

Passoalleggerimenti



25

COBIAX Italia Srl


Cobiax Italia srl


420

50

31

55

5

E-315 E-315

350

ECO−LINE / 315




Hmin=42cm

25

Armatura superioredi base

Estradosso Solaio

Passoalleggerimenti



COBIAX Italia Srl


Cobiax Italia srl


480

60

360

60

E-360 E-360

400

ECO−LINE / 360




Hmin=47cm

30

Armatura superiore

Estradosso Solaio

Passoalleggerimenti



COBIAX Italia Srl


Cobiax Italia srl


525

60

405

60

E-405 E-405

450

ECO−LINE / 405




Hmin=53cm

30

Armatura superioreEstradosso Solaio

Passoalleggerimenti

Intradosso Solaio



COBIAX Italia Srl


Cobiax Italia srl


570

55

45

065

E-450 E-450

500

ECO−LINE / 450




Hmin=57cm

30

Armatura superioreEstradosso Solaio

Passoalleggerimenti



COBIAX Italia Srl


Cobiax Italia srl


Analisi costi / benefici


Cobiax Italia srl


7.1 I guadagni

Considerando le peculiarità del sistema cobiax® già nella prima fase di pianificazione della struttura si riducono in generale i costi totali dell’edificio, incrementandone al contempo i valori aggiunti descritti nel seguito.

7.1.1 Risparmio/Aumento di valore

� Ottimizzazione degli elementi portanti

(pilastri, muri, sistemi di puntellazione)

� Ottimizzazione delle fondazioni

� Minore tagliante sismico per effetto del minore peso proprio del solaio

� Riduzione dei tempi di realizzazione e ottimizzazione

delle istallazioni impiantistiche grazie all’assenza di travi sporgenti

� Aumento della superficie commerciale e grande flessibilità al cambiamento della destinazione d’uso grazie alle grandi campate ad ai ridotti elementi portanti

� Incremento del valore dell’immobile grazie alla modalità costruttiva

7.1.2 Valore aggiunto/Benefici

� Solai fino al 35% più leggeri

� Portanza bidirezionale

� Possibilità di assemblaggio in cantiere

� Nessuna trave

� Intradosso del soffitto piano

� Grandi campate libertà di spazio

� Spessori di solaio ridotti

� Minori deformazioni e fessurazioni

� Aumento della sicurezza sismica

� Elevata sostenibilità costruttiva

� Alleggerimento realizzato con prodotti riciclati

� Demolizioni di più facile smaltimento

� Riduzione di sostanze tossiche inquinanti

(p.e. CO2) grazie alla riduzione di volume di calcestruzzo impiegato


Cobiax Italia srl


7.2 Costi di posa in opera del sistema cobiax®

Per ottenere una stima dei costi di posa in opera dei prodotti cobiax®, basata su parametri relativi a

costruzioni effettivamente realizzate, vengono di seguito descritte nel dettaglio le varie fasi relative necessarie.

• SISTEMA CBCM® : esempio gabbie tipo CBCM / E-270 Per una migliore comprensione delle operazioni di posa in opera del sistema CBCM® è possibile visionare il filmato relativo sul sito internet www.cobiax.it

(1) Scarico degli alleggerimenti CBCM® confezionati in pacchi di gabbie a piè d’opera

Ipotesi:

� 36 m² di alleggerimenti per pacco

� 5 min. per pacco

� 3 persone

⇒ 3 x 5/60 / 36 = 0,0069 h/m²

(2) Scarico degli alleggerimenti sull’impalcato

Ipotesi:


� 5 min. per pacco

� 3 persone

⇒ 3 x 5/60 / 36 = 0,0069 h/m²

(3) Posa degli alleggerimenti secondo il piano di posa (comprese le misurazioni, i tagli, le legature – non ci saranno sprechi)

Ipotesi:


� 30 min. per ogni pacco

� 2 persone

⇒ 2 x 30/60 / 36 = 0,0277 h/m²

⇒ 0,0069 h/m² + 0,0069 h/m² + 0,0277 h/m² = 0,0415 h/m² di superficie alleggerita

⇒ Ipotesi costo mano d’opera 26,00 EUR/h: 26,00 x 0,0415 h/m² = 1,08 EUR/m² di superficie alleggerita

⇒ Ipotesi di 65% di superficie alleggerita: 0,65 x 1,08 EUR/m² ≈ 0,70 EUR/m² di superficie solaio


Cobiax Italia srl


Costo posa in opera sistema CBCM®

Slim-Line Eco-Line


S-1

00

S-1

20

S-1

40

S-1

60

S-1

80

S-2

00

S-2

20

E-2

25

E-2

70

E-3

15

E-3

60

E-4

05

E-4

50

Sup. Gabbia [mq] 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.63 0.72 0.86 0.96 1.01 1.25

nr gabbie per fascio nr. 99 90 72 67 63 54 45 55 50 36 24 21 18

Sup. gabbie per fascio [mq] 84.89 77.18 61.74 57.45 54.02 46.31 38.59 34.38 36.00 30.87 23.04 21.26 22.50

Costi scarico/carico* [€/mq] 0.12 0.13 0.16 0.17 0.19 0.22 0.26 0.29 0.28 0.32 0.43 0.47 0.44

Tempo posa per fascio** [min./fascio] 59.4 54.0 43.2 40.2 37.8 32.4 27.0 33.0 30.0 21.6 14.4 12.6 10.8

Tempo posa alleggerimenti** [min./mq] 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.92 1.67 1.40 1.25 1.19 0.96

Costo di carico/scarico + posa per mq di superficie alleggerita

[€/mq] 0.76 0.77 0.82 0.83 0.85 0.89 0.94 1.21 1.08 1.03 1.11 1.12 0.99

Costo Totale per mq di superficie effettiva di solaio***

[€/mq] 0.49 0.50 0.53 0.54 0.55 0.58 0.61 0.79 0.70 0.67 0.72 0.73 0.65

* per le fasi di carico e scarico sono occupate 3 persone (tempo di scarico/carico 10min.)

* * per le fasi di posa degli alleggerimenti sull'impalcato si sono considerate 2 persone

* * * nell'ipotesi che la superficie alleggerita rappresenti il 65% della superficie effettiva del solaio

N.B.: i prezzi sono stati ricavati nell' ipotesi di un costo di mano d'opera di 26€/h


Cobiax Italia srl


• SISTEMA CBLM-L® : esempio modulo semi-armato con alleggerimenti integrati CBLM-L / E-270

(1) Scarico dei moduli semi-armati di alleggerimento CBLM-L® direttamente sull’impalcato

Ipotesi:

� 216 m² di moduli per ogni bilico

� 60 min. per bilico

� 4 persone

⇒ 4 x 60/60 / 216 = 0,0185 h/m²

⇒ Ipotesi costo mano d’opera 26,00 EUR/h: 26,00 x 0,0185 h/m² = 0,48 EUR/m² di superficie solaio

N.B.: i moduli semi-armati CBLM-L® hanno integrato un ordine di armatura inferiore statica, i connettori a taglio oltre agli alleggerimenti nelle loro posizioni definitive.

Costo posa in opera sistema CBLM-L®

Slim-Line Eco-Line


S-1

00

S-1

20

S-1

40

S-1

60

S-1

80

S-2

00

S-2

20

E-2

25

E-2

70

E-3

15

P-3

60

P-4

05

P-4

50

Sup. moduli trasportata con un bilico

[mq] 539.0 416.5 367.5 343.0 294.0 269.5 245.0 275.0 216.0 171.5 144.0 135.0 125.0

Tempo di scarico bilico* [min.] 146.67 113.33 100.00 93.33 80.00 73.33 66.67 73.33 60.00 46.67 40.00 40.00 33.33

Tempo scarico moduli* [min./mq] 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.28 0.27 0.28 0.30 0.27

Costo Totale per mq di superficie effettiva di solaio

[€/mq] 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.47 0.46 0.48 0.47 0.48 0.51 0.46

* per le fasi di carico e scarico sono occupate 4 persone

N.B.: i prezzi sono stati ricavati nell' ipotesi di un costo di mano d'opera di 26€/h


Cobiax Italia srl


7.3 Voci di capitolato

Solaio a piastra alleggerito cobiax®

Messo in opera con il sistema CBCM®

a cassero continuo e getto di completamento in opera

Pos. 1 Solaio ........................................................................................

......... m² di solaio in c.a. tipo cobiax® con struttura a piastra e portata bidirezionale, alleggerito con corpi cavi similsferici di polietilene ad alta densità (HDPE)

Produzione: unità CBCM® costituite da gabbie in acciaio corrugato contenenti corpi cavi similsferici in polietilene riciclato ad alta densità HDPE ed a passo predefinito di i=10/9·DCB

Spessore solaio: H = ….. cm Dimensioni moduli: B = 240÷250 cm x L ................. cm Classe di resistenza cls: C ……. [Es. C28/35 (Rck 350)] Granulometria cls: Granulometria DMAX (come da indicazioni cobiax®) Classe di consistenza cls : S4 (in cantiere) Classe acciaio: B 450C Resistenza al fuoco: REI ….. min

1. Fornitura del solaio a piastra cobiax® composto da:

• Gabbie di alleggerimento tipo CBCM®....................;

2. Completamento in cantiere a carico dell’impresa:

• opere di montaggio delle casseformi, comprese le compensazioni ed i ritagli ed incluso il disarmo finale;

• fornitura e posa in opera dell’armatura inferiore e superiore, inclusi cordoli perimetrali e quanto previsto dalle tavole strutturali;

• movimentazione e posa in opera delle gabbie cobiax CBCM®; • fornitura e posa in opera di armatura a taglio / punzonamento (come

previsto dalle tavole strutturali) • fornitura e getto in opera del cls (da eseguirsi in due fasi successive – vedi

prescrizioni e raccomandazioni nella sezione relativa alle specifiche cobiax®) della tipologia e classe previsti;

• vibrazione e lisciatura del cls.

Prezzo in lettere: ......................................... /mq

Prezzo in EUR: ........................................../mq


Cobiax Italia srl


Solaio a piastra alleggerito Cobiax®

Messo in opera con il sistema CBCM® - L a cassero continuo e getto di completamento in opera

Pos. 1 Solaio ........................................................................................


Produzione: modulo di alleggerimento semi-armato CBLM® - L preassemblato con armatura a flessione inferiore longitudinale, nonché connettori a taglio (tipo PSB di Peikko) integrati e montaggio di gabbie di alleggerimento in acciaio corrugato contenenti corpi cavi similsferici in polietilene riciclato ad alta densità HDPE ed a passo predefinito di i=10/9·DCB



• moduli semi-armati preassemblati tipo CBLM® - L; • gabbie di alleggerimento tipo CBCM® ....................; • armatura a flessione inferiore longitudinale costituita da tondino per c.a.

di classe B 450c; • armatura di punzonamento dove necessario costituita da connettori al taglio

(tipo PSB di Peikko®) posizionati e saldati nel moduli;


• opere di montaggio delle casseformi, comprese le compensazioni ed i ritagli ed incluso il disarmo finale;

• fornitura e posa in opera dell’armatura inferiore e superiore, esclusa l’armatura contenuta nei moduli CBLM® -L, inclusi i cordoli perimetrali e quanto previsto dalle tavole strutturali;

• sollevamento, movimentazione e posa in opera dei moduli cobiax CBLM® -L • fornitura e getto in opera del cls (da eseguirsi in due fasi successive – vedi

prescrizioni e raccomandazioni nella sezione relativa alle specifiche cobiax®) della tipologia e classe previsti;



Prezzo in EUR: ........................................../mq


Cobiax Italia srl


Solaio a piastra alleggerito cobiax®

Messo in opera con il sistema CBCM®

con lastra semi-prefabbricata e getto di completamento in opera

Pos. 1 Solaio ........................................................................................


Produzione: unità CBCM® costituite da gabbie in acciaio corrugato e contenenti corpi cavi similsferici in polietilene riciclato ad alta densità HDPE ed a passo predefinito di i=10/9·DCB



• Gabbie di alleggerimento tipo CBCM®....................;


• lastra in calcestruzzo tralicciata tipo “Predalle” dello spessore di ....... cm (in funzione della Resistenza al fuoco [R] richiesta) dotata di tralicci per puntellazione rompi-tratta e armatura longitudinale integrata, nonché gli ev. connettori a taglio previsti (l’entità e l’incidenza dell’armatura integrata è da concordare con Cobiax Italia srl o con il progettista strutturale);

• opere di montaggio delle puntellazioni rompi-tratta, comprese le compensazioni ed i ritagli ed incluso il disarmo finale;

• fornitura e posa in opera dell’armatura inferiore e superiore (eslcusa l’arm. integrata nelle lastre), inclusi cordoli perimetrali e quanto previsto dalle tavole strutturali;

• movimentazione e posa in opera delle latre semi-prefabbricate • movimentazione e posa in opera delle gabbie cobiax CBCM®; • fornitura e getto in opera del cls della tipologia e classe previsti (vedi

prescrizioni e raccomandazioni nella sezione relativa alle specifiche cobiax®);



Prezzo in EUR: ........................................../mq

Contatti Settore commerciale

Cobiax Italia Srl Via Leone Pancaldo, 68 I-37138 Verona (VR) tel +39 045 85 100 20 www.cobiax.it [email protected] Settore tecnico

Via Dante, 12A I-39100 Bolzano tel +39 0471 18 100 23 [email protected] Gruppo Internazionale Cobiax Technologies AG Postfach 140 Oberallmendstraße 20A CH-6301 Zug tel +41 (41) 767 00 00 fax +41 (41) 767 00 09 www.cobiax.com [email protected]

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