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29 ottobre 2009 – SAIE Bologna

I 100 vantaggi dell’edilizia industrializzata in calcestruzzo

La progettazione di strutture secondo le Norme tecniche per le Costruzioni

Prof. Marco Savoia

DISTART – Tecnica delle costruzioni

Università di Bologna



EVOLUZIONE DEL QUADRO NORMATIVO ITALIANO IN TEMA STRUTTURALE

Fino al 2003:Normative italiane erano rinnovate ogni 15-20 anni circaEsempio: Strutture in c.a., c.a.p. e acciaio ( 1971 - > 1996)Normative sismiche ( 1974 - 1996)Normative sulle costruzioni in muratura (1987 -> 2003 )

Oggi:Marzo 2003: Ordinanza 3274 Prot Civile (Costruzioni in zona sismica)Marzo 2005: Ordinanza 3431 Prot Civile (Costruzioni in zona sismica)Sett. 2005: Testo Unico – Norme tecniche per le costruzioniGenn. 2008: Norme tecniche per le costruzioni

NORMATIVE EUROPEE Eurocodici…Materiali - Certificazione CE



In sintesi:

Fino al 2003:Principali normative per la progettazione strutturale (DM 96, DM 87, ecc.)Totale: 200 – 300 pagine

Oggi:Testo Unico, Ordinanze, EurocodiciTotale: circa 5000 pagine

Quali i principali motivi di una “esplosione” delle dimensioni del corpo Normativo?(NON SOLO IN MATERIA DI ANTISISMICA!!)

Quali sono i principali concetti ispiratori delle Norme Tecniche sulle Costruzioni?



COSA E’ CAMBIATO CON LE NUOVE NORMATIVE TECNICHE ?

Meno regole cogenti

Maggior risalto alle prestazioni che una struttura deve assicurare:

- non solo sicurezza nei riguardi del collasso ma- anche nei riguardi degli stati limite di esercizio



NORMATIVE E EVOLUZIONE DELLA TECNICA E DELLA TECNOLOGIA NELL’INGEGNERIA CIVILE

D.M. 16.1.1996 è esaustivo per il dimensionamento e la progettazione di strutturericorrenti (come nel caso delle strutture intelaiate in c.a.), ma davano unicamente indicazioni di larga massima se la struttura da progettare non ricadeva in questi ambiti.

NORMATIVA PRESCRITTIVA (D.M. 16.1.1996)

Necessità di ricondurre ogni tipologia strutturale ai casi tradizionali (c.a., acciaio, muratura, molte carenze nella normativa sismica) (approvazione del Cons. Superiore dei Lavori Pubblici per tipologie differenti)

GRANDE DIFFUSIONE DI LINEE GUIDA, ISTRUZIONI

vedi Linee Guida C.S.LL.PP. – Servizio Tecnico Centrale, Istruzioni C.N.R.Norme UNI, etc.



NECESSARIO FORNIRE UN QUADRO NORMATIVO UNICO CHE:

1) FORNISSE DEI PRINCIPI COMUNI PER LA PROGETTAZIONE VALIDI PER DIFFERENTI TECNOLOGIE

2) DEFINISSE CHIARAMENTE I LIVELLI DI SICUREZZA IN FUNZIONE DELLA TIPOLOGIA DI STRUTTURA

3) NON CONTENESSE DETTAGLI DI CALCOLO MA PIUTTOSTO RIMANDASSE A TESTI SPECIFICI REDATTI IN ACCORDO A TALI PRINCIPI (“LETTERATURA TECNICA CONSOLIDATA”)

GRANDE INNOVAZIONE NEGLI ULTIMI ANNI CHE RIGUARDA:

- NUOVI MATERIALI (es. compositi FRP (tessuti, lamine, barre), calcestruzzi fibrorinforzati, alluminio, vetro strutturale, dispositivi per la mitigazione delle azioni sismiche, ecc.)

- MATERIALI “TRADIZIONALI” prodotti con nuove tecnologie per otteneremigliori prestazioni (es. calcestruzzi autocompattanti, acciai inox, etc.)

- NUOVE TIPOLOGIE STRUTTURALI (pannelli, solai tralicciati, elementi composti (es. legno – cls, legno – pultrusi, strutture in legno, etc.)



“NORMATIVA PRESTAZIONALE”

(Norme Tecniche per le Costruzioni)

CRITERI DI CALCOLOSi prescrivono i MODELLI / EQUAZIONI /

COEFFICIENTI che si devono utilizzare per calcolare ad es. le resistenze degli elementi

strutturali

PROGETTAZIONESi prescrivono nei dettagli minimi/massimi valori

COGENTE !

“NORMATIVA PRESCRITTIVA”

(D.M. 1996)

PRESTAZIONI(OBIETTIVI DEL PROGETTO) sono definite

all’inizio del progetto

CRITERI DI CALCOLOSi rimanda alla Letteratura Tecnica Consolidata

PROGETTAZIONESi prescrivono minimi/massimi valori sono per le

tipologie strutturali più ricorrenti



PREMESSALe presenti Norme tecniche per le costruzioni sono emesse ai sensi delle leggi

05.11.1971, n. 1086, …... Esse raccolgono in un unico organico testo le norme prima distribuite in diversi decreti ministeriali.

1 OGGETTOLe presenti Norme tecniche per le costruzioni definiscono i principi per il progetto,

l’esecuzione e il collaudo delle costruzioni, nei riguardi delle prestazioni loro richieste in termini di requisiti essenziali di resistenza meccanica e stabilità, anche in caso di incendio, e DI DURABILITÀ.

Esse forniscono quindi i criteri generali di sicurezza, precisano le azioni che devono essere utilizzate nel progetto, definiscono le caratteristiche dei materiali e dei prodotti e, più in generale, trattano gli aspetti attinenti alla sicurezza strutturale delle opere.

Circa le indicazioni applicative per l’ottenimento delle prescritte prestazioni, ci si può riferire a normative di comprovata validità e ad altri documenti tecnici elencati nel Cap. 12. In particolare quelle fornite dagli Eurocodici con le relative Appendici Nazionali costituiscono indicazioni di comprovata validità e forniscono il sistematico supporto applicativo delle presenti norme.

Norme Tecniche per le Costruzioni



PRESTAZIONI ATTESE DALLA STRUTTURA

“CASO NON SISMICO”

SICUREZZA (STATO LIMITE ULTIMO)

BUON FUNZIONAMENTO (STATO LIMITE DI ESERCIZIO



NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONIPRESTAZIONI ATTESE, LIVELLI DI SICUREZZA

Sostanzialmente recepite le indicazioni dell’Eurocodice EC0, con qualche modifica e semplificazione

Quale che sia la metodologia di calcolo utilizzata,

L’obbiettivo di una corretta progettazione è il raggiungimento di un prestabilito livello di sicurezza nei riguardi delle prestazioni attese, sicurezza che deve essere funzione dell’importanza dell’opera e della sua vita utile.

All’atto della progettazione devono essere definiti:1) Livelli di sicurezza associati ad esse , funzione di:

a) Importanza dell’opera –b) Vita utile –

2) Prestazioni attese dalla struttura

Questi livelli di sicurezza possono essere raggiunti operando con differenti metodologie di calcolo



Importanza dell’opera



Vita utile



PRESTAZIONI ATTESE da UNA STRUTTURA

stati limite ultimi gli stati al superamento dei quali si ha il collasso strutturale, dissesti gravi, ovvero fenomeni che mettono fuori servizio in modo irreversibile la struttura. Tipicamente, il raggiungimento di uno stato limite ultimo ha carattere di irreversibilità.

stati limite di esercizio quelli al superamento dei quali corrisponde la perdita di una particolare funzionalità che condiziona o limita la prestazione dell’opera (danneggiamenti locali, eccessive deformazioni, degrado, etc.).

Il progettista deve assicurare la sicurezza della struttura nei riguardi del collasso, e un buon funzionamento dell’opera nel corso della sua vita utile.

Le prestazioni richieste possono esser suddivise in due categorie fondamentali:a) adeguata sicurezza nei confronti degli stati limite ultimi (SLU);b) adeguata sicurezza nei confronti degli stati limite di esercizio (SLE).

“Committente e Progettista devono dichiarare nel progetto gli stati limite e di esercizio che dovranno essere rispettati”



ESEMPIO DI PRESTAZIONE AGLI STATI LIMITE DI ESERCIZIO: DURABILITA’ DI OPERE IN C.A.

Per garantire durabilità delle strutture in c.a. esposte all’azione ambientale, si devono adottare provvedimenti atti a limitare glieffetti del degrado indotto dall’attacco chimico-fisico e dalla corrosione delle armature (NTC 2008).

Il Progettista deve:

Valutate le condizioni ambientali e d’impiegoDefinita la vita utile della struttura

Determinare le caratteristiche del calcestruzzo da impiegare(composizione e resistenza)Determinare i valori del copriferroDefinire le regole di maturazione



ESEMPIO DI PRESTAZIONE AGLI STATI LIMITE DI ESERCIZIO: DEFORMABILITA’ DI VIADOTTI TAV

Per i Viadotti TAV le prestazioni richieste più stringenti riguardano

I LIMITI DI DEFORMABILITÀ

f/L < 1/3000



PRESTAZIONI ATTESE DALLA STRUTTURA

“STRUTTURE IN ZONA SISMICA”

STATO LIMITE ULTIMI (SLVita, SLCollasso)

STATO LIMITE DI “ESERCIZIO” (SLOperatività, SLDanno)

SLV SLCSLO SLD



-Stato Limite di salvaguardia della Vita (SLV): a seguito del terremoto la costruzione subisce rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e significativi danni dei componenti strutturali cui si associa una perdita significativa di rigidezza nei confronti delle azioni orizzontali; la costruzione conserva invece una parte della resistenza e rigidezza per azioni verticali e un margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni sismiche orizzontali;

- Stato Limite di prevenzione del Collasso (SLC): a seguito del terremoto la costruzione subisce gravi rotture e crolli dei componenti non strutturali ed impiantistici e danni molto gravi dei componenti strutturali; la costruzione conserva ancora un margine di sicurezza per azioni verticali ed un esiguo margine di sicurezza nei confronti del collasso per azioni orizzontali.

STATI LIMITE ULTIMI



STATI LIMITE “DI ESERCIZIO”-Stato Limite di Operatività (SLO): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, non deve subire danni ed interruzioni d'uso significativi;

- Stato Limite di Danno (SLD): a seguito del terremoto la costruzione nel suo complesso, includendo gli elementi strutturali, quelli non strutturali, le apparecchiature rilevanti alla sua funzione, subisce danni tali da non mettere a rischio gli utenti e da non compromettere significativamente la capacità di resistenza e di rigidezza nei confronti delle azioni verticali ed orizzontali, mantenendosi immediatamente utilizzabile pur nell’interruzione d’uso di parte delle apparecchiature.



STATO LIMITE DI DANNO = contenimento del danno agli elementi strutturali e non

strutturaliL’azione sismica di progetto non deve produrre agli

elementi costruttivi senza funzione strutturale danni tali da rendere la costruzione temporaneamente inagibile.

STATO LIMITE DI OPERATIVITA’ = mantenimento della funzionalità

Gli spostamenti o le accelerazioni (a seconda che gli impianti siano più vulnerabili per effetto dei primi o delle seconde) prodotti dalle azioni relative allo SLO non devono essere tali da produrre interruzioni d’uso degli impianti stessi.



Stato limite ultimi



Stato limite di danno



Stato limite di operatività



Stato limite di danno e di operatività nelle strutture prefabbricate



Controllo degli spostamenti ! !



Stato limite di danno e di operatività nelle strutture prefabbricate



Elementi non strutturali considerati nelle NTC

CAP. 7 AZIONE SISMICA

7.1 REQUISITI NEI CONFRONTI DEGLI STATI LIMITESotto l’effetto delle azioni sismiche definite nel § 3.2, deve essere garantito il rispetto degli stati limite ultimi e di esercizio, quali definiti al § 3.2.1 ed individuati riferendosi alle prestazioni della costruzione nel suo complesso, includendo il volume significativo di terreno, le strutture di fondazione, gli elementi strutturali, gli elementi non strutturali, gli impianti.

7.3.6.3 Verifiche degli elementi non strutturali e degli impiantiPer gli elementi costruttivi senza funzione strutturale debbono essere adottati magisteri atti ad evitare collassi fragili e prematuri e la possibile espulsione sotto l’azione della Fa (v. § 7.2.3) corrispondente allo SLV.

RECEPITO DIRETTAMENTE DALL’EC8 TRAMITE L’ORDINANZA 3274/2003



Interazione tra elementi non strutturali e strutturaliTipica rottura per lo schiacciamento della tamponatura in prossimità degli angoli dove è applicata direttamente la pressione di contatto.

Si osserva anche la fessura diagonale in testa al pilastro



RICADUTE SULLA FORMULAZIONE DEI BANDI DI

CONCORSOESEMPIO: RICOSTRUZIONE POST-

TERREMOTO DELL’ABRUZZO



Gli edifici, nel rispetto dei requisiti minimi strutturali, impiantistici e prestazionali fissati, potranno essere realizzati con qualsiasi tecnologia, industrializzata o meno, che ne consenta il completamento in tempi estremamente contenuti, nel rispetto del cronoprogramma generale di intervento. Il progetto degli edifici potrà differire dal progetto preliminare di riferimento per meglio sfruttare le potenzialità della tecnologia costruttiva o meglio rispondere alle esigenze espresse.Pregio architettonico, qualità dei materiali, efficienza energetica, sostenibilità ambientale, flessibilità costruttiva e funzionale costituiranno parametri di valutazione delle offerte.

BANDO “MIGLIORATIVO”



Art. 6 - REQUISITI TECNICI MINIMIL’edificio tipo insistente su una piastra tipo (circa 21 metri x 57 metri) - edificio tipo equivalente - dovrà essere di massimo 3 piani ed avere una capacità insediativa di circa 80 persone, in ogni caso non inferiore a 70 persone.Il costo massimo di un edificio tipo equivalente non potrà superare 2.200.000 euro per edificio (11.000.000 euro per lotto di 5 edifici).La superficie lorda equivalente di un edificio tipo equivalente (superficie degli alloggi comprensiva delle murature + 30% di balconi, scale e distribuzione al piano primo e secondo) non potrà essere inferiore a 1.650 mq.La capacità produttiva e di assemblaggio dovrà essere non inferiore a 5 edifici tipo equivalenti.Il progetto dovrà essere dichiarato tecnicamente approvabile ai sensi di tutte le vigenti normative tecniche.Il progetto dovrà rispondere ai requisiti minimi strutturali di cui allo specifico par.Il progetto dovrà rispondere ai requisiti minimi impiantistici ...Il progetto dovrà rispondere ai requisiti minimi di sostenibilità ambientale ..



Eventuali migliorie prestazionali rispetto a quanto stabilito dalla legge di riferimento dovranno essere opportunamente evidenziate, e dimostrate mediante la produzione di certificati e/o calcoli, in sede di offerta.



Art. 12 - VALUTAZIONE DELLE OFFERTEParametri di merito tecnico e punti disponibili:- qualità architettonica degli edifici e dei prospetti esterni: punti 15;- grado di efficienza energetica e qualità degli impianti: punti 10;- grado di miglioramento dei parametri minimi di sostenibilità ambientale: punti 10;- qualità architettonica e delle finiture degli alloggi interni: punti 10;- quantità di superficie offerta: punti 5;- capacità insediativa: punti 5;- flessibilità e assortimento nei tagli di alloggio: punti 5;- flessibilità edifici in relazioni alla lunghezza specifica della piastra: punti 5.Totale punti disponibili per merito tecnico: 65 punti.

-tempi di realizzazione: punti 10;

-prezzo: punti 25;

Totale punti disponibili: 100 punti.



NTC 2008MATERIALI E PRODOTTI PER USO STRUTTURALE

MATERIALI COMPOSITI CLS FIBRORINFORZATI



COME IL SERVIZIO TECNICO DEL CONSIGLIO SUPERIORE LL.PP AFFRONTA I PROBLEMI LEGATI ALL’INNOVAZIONE NELLE COSTRUZIONI?

-NUOVI MATERIALI-NUOVE TECNICHE E BREVETTI

NTC2008 - CAP 11

MATERIALI E PRODOTTI PER USO STRUTTURALE



MATERIALI E PRODOTTI DI TIPO A, B, C



MATERIALI E PRODOTTI DI TIPO A, B, C

Per i prodotti non recanti la Marcatura CE, il Direttore dei Lavori dovrà accertarsi del possesso e del regime di validità dell’Attestato di Qualificazione (caso B) o del Certificato di

Idoneità Tecnica all’impiego (caso C) rilasciato del Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei

Lavori Pubblici.



4.6 COSTRUZIONI DI ALTRI MATERIALI

I materiali non trattati nelle presenti norme tecniche potranno essere utilizzati per la realizzazione di elementi strutturali od opere, previa autorizzazione del Servizio Tecnico Centrale su parere del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, autorizzazione che riguarderà l’utilizzo del materiale nelle specifiche tipologie strutturali proposte sulla base di procedure definite dal Servizio Tecnico Centrale.

Si intende qui riferirsi a materiali quali:- calcestruzzi di classe di resistenza superiore a C70/85, - calcestruzzi fibrorinforzati, - travi tralicciate in acciaio conglobate nel getto di cls collaborante,- materiali polimerici fibrorinforzati, - pannelli con poliuretano o polistirolo collaborante, - vetro strutturale, materiali diversi dall’acciaio con funzione di armatura



COME IL SERVIZIO TECNICO CENTRALE DEFINISCE PER PROCEDURE PER AUTORIZZARE L’USO DEI MATERIALI NUOVI?

(un passo indietro…)

CAP 12 RIFERIMENTI TECNICI… si intendono coerenti con i principi alla base della stessa, le indicazioni riportate nei seguenti documenti:- Eurocodici strutturali pubblicati dal CEN;- Norme UNI EN armonizzate;- Norme per prove, materiali e prodotti pubblicate da UNI.

Inoltre, in mancanza di specifiche indicazioni, a integrazione delle presenti norme e per quanto con esse non in contrasto, possono essere utilizzati i documenti di seguito indicati che costituiscono riferimenti di comprovata validità:- Istruzioni del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici;- Linee Guida del Servizio Tecnico Centrale del Cons. Sup. LL PP;- Istruzioni e documenti tecnici del C.N.R..



POSSIBILE PERCORSO PER IL BENESTARE TECNICO CSLLPP

1. REDAZIONE DI LINEE GUIDA DI PRODOTTO• Riconosciute dal mondo tecnico-scientifico• Partecipazione nelle aziende più importanti a livello (almeno)

nazionale• Nel rispetto delle NTC2008 e dgli Eurocodici• Devono contenere: - criteri di calcolo – criteri qualificazione dei

materiali/prodotti

2. SOTTOPOSTI AL Servizio Tecnico Centrale del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici

3. REDAZIONE DI LINEE GUIDA MINISTERIALI PER IL CONTROLLO DEI MATERIALI/PRODOTTI

4. BENESTARE TECNICO PER I MATERIALI/PRODOTTI CHE SODDISFANO I REQUISITI RICHIESTI



Esempio : MATERIALI COMPOSITI FIBRORINFORZATI (FRP)

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