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- INTRODUZIONE AL SISTEMA COBIAX
ESEMPIO DI CALCOLO
- Concetto di bidirezionalità
- Determinazione dello spessore del solaio
- Scelta alleggerimento Cobiax
- Scelta dimensioni mesh
- Verifica deformazione solaio
- Determinazione frequenza propria solaio
- Resistenza a taglio del solaio
- Armatura minima soletta
- Verifica a punzonamento appoggi
- Armatura di sospensione
ELENCO DEGLI ARGOMENTI TRATTATI
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INTRODUZIONE AL SISTEMA COBIAX
Il solaio Cobiax mantiene il comportamento strutturale della soletta piena andando a risolvere il problema del peso
L’IDEA COBIAX
come tutti: togliere calcestruzzo dove
non svolge alcuna
funzione strutturale
(cls in zona tesa)
di più:
gli alleggerimenti sferici o similsferici conferiscono al solaio un
comportamento omogeneo secondo qualsiasi direzione, ovvero un
comportamento perfettamente assimilabile ad una piastra
monolitica
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Dall’idea al prodotto
5
Gli alleggerimenti cavi, posizionati in zone ben definite del solaio, riducono il suo peso proprio, migliorandone il comportamento strutturale!
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GAMMA DI ALLEGGERIMENTI Linea Slim-Line
Alleggerimenti a forma di disco cavo di diametro 315mm e 7 (+2) differenti altezze: 100-120-140-160-180-200-220-240-260mm Spessori di solaio dai 20cm fino a circa 42cm
Linea Eco-Line
Alleggerimenti di tipo sferico 4 sfere di diametro differente: (180-225-270)-315-360-405-450mm Spessori di solaio dai 43cm fino a oltre 60cm
7
Costruzione del solaio (Sistema CBCM– su casseforme tradizionali)
Armatura statica superiore
cobiax CBCM
Armatura statica inferiore Distanziatore Cassaforma
PRIMA: ANCORAGGIO
2 Fasi di getto (per ridurre l’effetto della spinta di Archimede) SECONDA: FINITURA (getto di completamento)
Le gabbie cobiax sostituiscono i distanziatori per l‘armatura superiore
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•SPESSORI RIDOTTI di solaio a parità di sovraccarichi e luci;
•MENO PESO quindi:
MINORI sollecitazioni alle strutture di sostegno e al solaio:
MENO Armature sulle altre strutture
(pilastri, muri e fondazioni)
MENO Armature sul solaio
MENO Calcestruzzo
MENO massa partecipata in caso di sisma
MENO sollecitazioni alle strutture
Sezioni + contenute
MENO Armature sulle strutture;
Rispetto alle piastre a “getto pieno”,
le piastre alleggerite offrono:
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Ricerca e risultati – Settori di Ricerca
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• Ricerca di base prima dell‘introduzione nel mercato
(1998-2003)
– Studi sperimentali presso Istituti Universitari (Politecnico di Darmstadt e Università di Lipsia, Germania)
– Prove di laboratorio – Test su progetti pilota
• Risultati generici:
– Il solaio Cobiax si comporta come un solaio a piastra con peso proprio ridotto
– Il solaio Cobiax può essere calcolato secondo le normative in vigore
• Comportamento strutturale – Freccia (inerzia) – Resistenza a taglio – Punzonamento – Resistenza al fuoco – Aderenza
• Idoneità all‘esercizio – Fessurazione – Ritiro – Comportamento acustico – Corrosione – Solaio termico
• Altri aspetti – Dettagli d‘esecuzione – Recycling – Ecologia
10
Rapporti e certificati
TU Darmstadt, Germania MFPA Lipsia, Germania
Conformità alle Norme Italiane, EC, DIN, SIA, BS, etc.
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LA BASE SPERIMENTALE
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I° CICLO (brevetto DIBt)
• confronto tra piastre monolitiche e analoghe piastre alleggerite mediante semplice inserimento di alleggerimenti in HDPE allineati SENZA GABBIE CONTENITIVE
II° CICLO
• confronto tra piastre monolitiche e piastre con alleggerimenti senza direzioni privilegiate, e CON LE GABBIE CONTENITIVE
• Contributo gabbie contenitive alla resistenza al taglio
DUE CICLI DI STUDI
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I° Ciclo di Studi
Comparazione tra piastre di diverso spessore, monolitiche ed alleggerite con cavità sferiche
Comportamento strutturale e carico di collasso, similari a quelli di una piastra massiccia delle medesime caratteristiche
Freccia di inflessione della piastra alleggerita Cobiax maggiore di ≈10% dell’analoga piastra monolitica con eguale carico totale (peso proprio + sovraccarico)
Per rapporto fra sovraccarichi e
peso proprio della massiccia < 1.5 → freccia Cobiax inferiore al massiccio di pari spessore
Comportamento Flessionale
MD= piastra massiccia CB = piastra Cobiax
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Occorre sempre la verifica della posizione dell’asse neutro in sezione
Viene fornito un Dominio di Validità secondo EC2 per diversi gradi si sollecitazione flessionale in relazione alle diverse posizioni dell’armatura ed al diametro degli alleggerimenti.
Comportamento Flessionale
Per momenti adimensionalizzati dimensionamento e calcolo utilizzati nel caso di sezione massiccia rettangolare
possono essere adottati gli stessi criteri per il
I° Ciclo di Studi
Formula sperimentale
Momento adimensionalizzato
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I° Ciclo di Studi
La resistenza a taglio per sezione senza armatura specifica secondo l'EC2 è condizionata dalla larghezza minima della nervatura bw
I test hanno evidenziato un comportamento sostanzialmente identico a quello delle rispettive piastre massicce, con logica riduzione del carico di rottura [anche per piastre realizzate in semi-prefabbricazione]
Comportamento a Taglio: prove di laboratorio
Andamento delle fessurazioni da taglio su campioni di test in raffronto al rispettivo campione monolitico
wckl
c
cRd bdfkV 31
, 10018,0
MD= piastra massiccia CB = piastra Cobiax
p
D
Passo alleggerimenti p=D/0,9 Nervatura bw=p-D
bw/p=1-D/p=1-0,9=0,1
cRdCobiaxRd VV ,, %10
EC2 (6.47): Resistenza a taglio solaio senza armatura specifica
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I° Ciclo di Studi
Comportamento a Taglio: risultati
Carico di rottura a taglio delle piastre Cobiax compreso tra il 55% ed il 64% del rispettivo carico di rottura per sezione massiccia MD > valore da EC2 (10%)
MD= piastra massiccia CB = piastra Cobiax
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I° Ciclo di Studi
Ipotesi di Comportamento a Taglio
• Il Taglio (per elementi non armati) è influenzato dalla area ridotta di calcestruzzo (per la presenza degli alleggerimenti) lungo la superficie di fessurazione -> area resistente netta • Sezione a 45° che attraversa una fila di sfere parallelamente al piano della fessura • Il rapporto tra le aree efficaci delle piastre Cobiax e le piastre massicce lungo tale sezione corrispondono ai rapporti tra i carichi di collasso
MD= piastra massiccia CB = piastra Cobiax
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• La maggiore resistenza a taglio rispetto a quella calcolata secondo EC2 in funzione della bw è dovuta alla formazione di bielle compresse a comportamento tridimensionale (traliccio tridimensionale spaziale) • Studio con Modello Tridimensionale Non Lineare agli E.F.
1. Formazione delle fessure per flessione 2. Comparsa della fessura da taglio critica (nella
direzione del p.to di applicazione del carico) 3. Il collasso si è raggiunto per rottura della zona
compressa
I° Ciclo di Studi
Ipotesi di Comportamento a Taglio
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Ciclo di Studi Aggiuntivi
Comportamento a Taglio per Elementi SLIM
• Studi simili sono stati condotti per indagare la resistenza a taglio degli elementi SLIM, ottenendo risultati analoghi
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Ciclo di Studi Aggiuntivi Comportamento a Taglio per Elementi SLIM
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I° Ciclo di Studi
serie di 6 test su n°2 piastre alleggerite Cobiax (sp. 24cm e 45cm)
1. Condizione peggiore = Piastra tutta alleggerita
2. Tolte in successione file di sfere nell'intorno dell'appoggio
Comportamento a Punzonamento
Gli schemi di rottura del tutto simili al comportamento della piastra massiccia (linee di rottura inclinate tra 30°÷45° rispetto al piano di solaio, con una velocità di sviluppo maggiore – rottura delle bielle compresse)
Carico di rottura del solaio
alleggerito ≈ 50% della piastra massiccia con medesimo spessore
Le analisi numeriche hanno
confermato i test Una volta eliminati gli alleggerimenti dalla zona dell’appoggio si può
fare il calcolo a punzonamento in maniera classica, come per la piastra massiccia
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II° Ciclo di Studi
• Test concentrati sulla valutazione della resistenza a taglio per le aree di solaio alleggerite. Messe a confronto piastre in getto pieno e piastre alleggerite con l'inserimento di "singole gabbie" d'alleggerimento Cobiax (ovvero sfere HDPE inserite nella "gabbietta" di contenimento).
Comportamento a Taglio
A - Portanza a taglio della piastra alleggerita tre possibilità di posa in opera: 1. posizionamento a posteriori su
lastra in cls tipo predalle; 2. posizionamento inglobato nella
lastra in cls; 3. getto in opera in due fasi (solaio
gettato in opera CBCM)
PIASTRE ALLEGGERITE GABBIE d’ALLEGGERIMENTO COBIAX
1. 2. 3.
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II° Ciclo di Studi
Comportamento a Taglio
PIASTRE ALLEGGERITE GABBIE d’ALLEGGERIMENTO COBIAX
A - I test evidenziano che la presenza della "gabbietta" di contenimento Cobiax innalza sensibilmente la portanza a taglio della piastra, mediamente fino ad un rapporto pressochè unitario con l'analoga soluzione massiccia.
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Conclusioni sul Comportamento a Taglio per una piastra alleggerita con moduli Cobiax:
• Attualmente, capacità portante a taglio calcolata con un fattore di riduzione f rispetto all'analoga piastra massiccia (DIBt).
VRd,c,CB = f VRd,c = 0,55 VRd,c
• l'indipendenza della capacità portante del solaio Cobiax dall'orientamento nel posizionamento degli alleggerimenti;
• una grande riserva di capacità portante a taglio portata in dono dalle "gabbiette" metalliche di contenimento entro le quali vengono assemblate gli alleggerimenti in HPDE.
Rispetto alle piastre alleggerite,
il Sistema
offre:
Sono certificati: - Il comportamento puro a piastra - possibilità di calcolo secondo EC2 e tutti i NAD (decreti attuativi nazionali) - i volumi degli alleggerimenti (e dunque i pesi propri) - le inerzie equivalenti - la resistenza a taglio
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ESEMPIO DI CALCOLO: Aspetti normativi Appendice I di EC2
EC2 § 5.3.1 Modelli strutturali per l’analisi globale
Consentito l’utilizzo di normali elementi finiti di superficie con comportamento a piasta o guscio
N.B.: Il solaio Cobiax è una soletta alleggerita senza nervature
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IL CONCETTO DI BIDIREZIONALITA’: COMPORTAMENTO A PIASTRA
𝑀 =𝑞
∝𝑙2
Piastra semplicemente appoggiata Piastra incastrata ai bordi
Rapporto tra le luci b/a - b/a≤2 solaio a portanza bidirezionale (comportamento a piastra) - b/a>2 solaio a portanza monodirezionale (comportamento a trave)
Quando si decide di realizzare un solaio in getto pieno è perché si vuole sfruttare i vantaggi della portata bidirezionale
In concetto di monodirezionalità secondo EC2 § 5.3.1
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CARPENTERIA SOLAIO
T 25 x 75
30
3030
30 30 30 80
300
30
40 40
80 80
3080
30
300 200 70 70
350
200
30
70
15
0
15
0
30
30
15
0
30
306
0
6080
80
15
0
30
80
30
30
30
30
30
80
Cobiax sp. 23 cm
Cobiax sp. 23 cm
Cobiax sp. 23 cm
SOLETTA SCALA:CARICHI DI SUPERFICIE SU SOLETTA:
- G1: Peso proprio soletta pianerottolo di arrivo sp 23 cm 5,75 kN/mq
- G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) 2,60 kN/mq
- Variabili cat C Ambienti suscettibili di affollamento 4,00 kN/mq
SOLETTA ABITAZIONI:
CARICHI DI SUPERFICIE SU SOLETTA:
- G1: Peso proprio Cobiax sp 23 -,-- kN/mq
- G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) 5,35 kN/mq
- Variabili cat A Ambienti ad uso residenziale 2,00 kN/mq
SOLETTA BALCONI:
CARICHI DI SUPERFICIE SU SOLETTA:
- G1: Peso proprio Cobiax sp 23 -,-- kN/mq
- G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) 2,60 kN/mq
- Variabili cat C Balconi 4,00 kN/mq
Cobiax sp 23cm - ABITAZIONECobiax sp 23cm - ABITAZIONE Cobiax sp 23cm - BALCONE
T 30 x 60
T 3
0 x
60
T 3
0 x
45
T 3
0 x
60
T 30 x 60
PAR 1 PAR 2
PAR 3
PAR 4
PAR 5
PAR 6 PAR 7 PAR 8 PAR 9
PIL 1 PIL 2
PIL 4 PIL 5 PIL 7
PIL 8
PIL 9 PIL 10 PIL 11
PIL 12 PIL 13
PIL 15 PIL 16
C 25 x 23 C 25 x 23 C 25 x 23
C 25 x 23 C 25 x 23 C 25 x 23
C 2
5 x
23
C 2
5 x
23
C 2
5 x
23
C 2
5 x
23
C 2
5 x
23
C 2
5 x
23
Soletta piena sp 23cm
Foro scala
CARPENTERIA COPERTURA PIANO SECONDO
CARICHI DI SUPERFICIE
CARICHI DI LINEA
Tamponatura 5:
G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) - 8,76 kN/m
Tamponatura 1:
G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) - 7,65 kN/m
Tamponatura 2:
G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) - 8,10 kN/m
Ringhiera + cordoletto:
G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) - 0,88 kN/m
Parapetto in c.a.:
G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) - 2,50 kN/m790
985
T 25 x 75
30
3030
30 30 30 80
300
30
40 40
80 80
3080
30
300 200 70 70
350
200
30
70
15
0
15
0
30
30
15
0
30
306
0
6080
80
15
0
30
80
30
30
30
30
30
80
Cobiax sp. 23 cm
Cobiax sp. 23 cm
Cobiax sp. 23 cm
SOLETTA SCALA:CARICHI DI SUPERFICIE SU SOLETTA:
- G1: Peso proprio soletta pianerottolo di arrivo sp 23 cm 5,75 kN/mq
- G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) 2,60 kN/mq
- Variabili cat C Ambienti suscettibili di affollamento 4,00 kN/mq
SOLETTA ABITAZIONI:
CARICHI DI SUPERFICIE SU SOLETTA:
- G1: Peso proprio Cobiax sp 23 -,-- kN/mq
- G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) 5,35 kN/mq
- Variabili cat A Ambienti ad uso residenziale 2,00 kN/mq
SOLETTA BALCONI:
CARICHI DI SUPERFICIE SU SOLETTA:
- G1: Peso proprio Cobiax sp 23 -,-- kN/mq
- G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) 2,60 kN/mq
- Variabili cat C Balconi 4,00 kN/mq
Cobiax sp 23cm - ABITAZIONECobiax sp 23cm - ABITAZIONE Cobiax sp 23cm - BALCONE
T 30 x 60
T 3
0 x
60
T 3
0 x
45
T 3
0 x
60
T 30 x 60
PAR 1 PAR 2
PAR 3
PAR 4
PAR 5
PAR 6 PAR 7 PAR 8 PAR 9
PIL 1 PIL 2
PIL 4 PIL 5 PIL 7
PIL 8
PIL 9 PIL 10 PIL 11
PIL 12 PIL 13
PIL 15 PIL 16
C 25 x 23 C 25 x 23 C 25 x 23
C 25 x 23 C 25 x 23 C 25 x 23
C 2
5 x
23
C 2
5 x
23
C 2
5 x
23
C 2
5 x
23
C 2
5 x
23
C 2
5 x
23
Soletta piena sp 23cm
Foro scala
CARPENTERIA COPERTURA PIANO SECONDO
CARICHI DI SUPERFICIE
CARICHI DI LINEA
Tamponatura 5:
G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) - 8,76 kN/m
Tamponatura 1:
G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) - 7,65 kN/m
Tamponatura 2:
G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) - 8,10 kN/m
Ringhiera + cordoletto:
G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) - 0,88 kN/m
Parapetto in c.a.:
G2: Permanenti non strutturali (non compiutamente definiti) - 2,50 kN/m
790
985
CA
MP
ATA
DI R
IFER
IMEN
TO
Attenzione: Sezione Pil. axb=80x30 con a>2b
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Si tratta di una struttura a pareti con centro delle rigidezze e delle masse abbastanza prossimi da non generare rotazioni eccessive e con limitato spostamento di interpiano: in queste condizioni il solaio può essere calcolato in condizioni statiche (ovvero assoggettato ai soli carichi verticali)
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DETERMINAZIONE DELLO SPESSORE DI TENTATIVO
Tipo di sistema Rapporto spessore /luce
Piastra piena su pareti portanti
1/25 – 1/35
Piastra piena su travi sui 4 lati
1/25 – 1/35
Piastra piena su colonne 1/20 – 1/35
Piastra piena su colonne con capitelli
1/25 –1/35
Nel caso di solaio bidirezionale Cobiax appoggiato su sole colonne si può ipotizzare uno spessore di partenza pari a: - Circa 1/35 della luce per le campate interne - Circa 1/30 della luce per le campate terminali
Attenzione: questi range di spessore sono verosimili solo nel caso in numero delle campate nelle due direzioni sia almeno 3x3 e non tengono conto dei carichi e delle prestazioni flessionali che vogliamo dare al solaio!
Spessore piastra in funzione delle condizioni di vincolo
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Nel caso di solaio alleggerito Cobiax in schema strutturale a portanza monodirezionale si può assumere uno spessore - Circa 1/30 della luce L 𝑀𝑎𝑔𝑔𝑖𝑜𝑟𝑒 𝑅𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧𝑧𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑖𝑜 𝑎 𝑝𝑖𝑎𝑠𝑡𝑟𝑎 𝐵 =
𝐸𝐽
1 − 2
Esempio: CENTRO DIREZIONEALE BCUBE a Casale Monferrato (AL) Edificio multipiano ad uso uffici
Sovraccarico permanente: 260kg/mq Sovraccarico accidentale: 300kg/mq (Cat. B2) Calcestruzzo C28/35 Spessore H=40cm su Luce L=12m H/L=1/30
𝑫𝒆𝒇𝒐𝒓𝒎𝒂𝒕𝒂 𝒅𝒊𝒇𝒇𝒆𝒓𝒊𝒕𝒂 𝒂𝒈𝒍𝒊 𝑺𝑳𝑬 𝒒𝒖𝒂𝒔𝒊 𝒑𝒆𝒓𝒎𝒂𝒏𝒆𝒏𝒕𝒊
𝑓∞ =𝐿
630<
𝐿
500
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DETERMINAZIONE DELLO SPESSORE DI TENTATIVO
Edificio ad uso residenziale Luce di riferimento L=790cm Spessore S=L/35=23cm Spessore di tentativo scelto S=23cm Cls C28/35 Classe esposizione: XC1 Resistenza al fuoco: R90
I-37138 Verona
www.cobiax.it [email protected]
CB-Tech.xls file di
ausilio alla progettazione
Chiedete il vostro file CB-Tech a [email protected]
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L’INERZIA DEL SOLAIO COBIAX Le inerzie del sistema Cobiax sono certificate dal DIBt (ente certificatore germanico)
Omologazione Z-15.1-282 per la gamma ECO-Line e Z.15.1-307 per la gamma SLIM-Line
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CARATTERISTICHE SOLAI ALLEGGERITI COBIAX
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 relativo allo spessore minimo
[-] 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
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®.
Anche i volumi degli alleggerimenti e dunque i risparmi in peso sono
certificati dal DIBt
Tabella delle caratteristiche delle gabbie di alleggerimento
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SCHEMA STATICO
Il solaio
Il programma FEM - Crea un clsCB con minore peso specifico CB
- Riduce il modulo elastico ECB=0,96E
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SCHEMA STATICO
Gli appoggi
Il programma calcola in automatico le giuste rigidezze traslazionali e rotazionali degli appoggi in funzione dei dati geometrici (A, L,J), dei materiali (E).
" pacchetto piastre "
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CARICHI DI SUPERFICIE
CARICHI DI LINEA
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CARICHI DI LINEA
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MESH DESIGN
La densità della mesh dipende dalla complessità della geometria del solaio e della distribuzione degli sforzi. In presenza di elevati gradienti di sforzo (tipicamente appoggi e carichi puntuali o di linea) è consigliabile l’utilizzo di una discretizzazione di densità maggiore. Gli elementi di superficie dovranno risultare il più regolari possibile (non apparire deformati) e con angoli non troppo acuti od ottusi. La forma ideale di un elemento triangolare è il triangolo equilatero; la forma ideale per un elemento quadrangolare è il quadrato. Molti programmi in commercio avvisano della presenza di elementi fortemente distorti (matrice delle rigidezze non più definita positiva e quindi matematicamente non accettabile). Queste considerazioni hanno carattere generale ma acquistano notevole importanza nelle zone a alto gradiente di sforzo dove è auspicabile limitare al massimo elementi distorti che danno vita a risultati forvianti. La mesh ottimizzata richiederebbe un processo iterativo fino alla convergenza dei risultati.
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MESH DESIGN
Mesh adattata al perimetro dell’appoggio per preparare il
programma FEM al taglio picchi dei momenti negativi
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Abbattimento dei picchi di sollecitazione negli elementi superficiali
in corrispondenza della testa delle colonne
La mesh deve essere regolata correttamente secondo le teste delle colonne per preparare il taglio dei picchi di momento. Attivando questa opzione si adatta automaticamente la mesh in base alla geometria della sezione trasversale di collegamento delle colonne.
Con taglio picchi momenti negativi Senza taglio picchi momenti negativi
Se il programma non esegue il taglio dei picchi negativi occorrerà procedere manualmente
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VERIFICA DELLA DEFORMABILITA’
L’eccessiva deformabilità degli impalcati può comportare seri problemi di funzionalità ed estetica. Oltre al fattore estetico le deformazioni hanno anche conseguenze oggettive: ad esempio i tramezzi ed infissi, rigidi e fragili, poggiati su un solaio eccessivamente deformabile non riescono a seguirne elasticamente le deformazioni e di conseguenza si lesionano. In qualche caso poi alcuni macchinari possono avere problemi di funzionamento se la loro posizione si discosta molto dall’orizzontale. Le NTC08 (punto 4.1.2.2.2) si limitano a dire che «i limiti di deformabilità devono essere congruenti con le prestazioni richieste alla struttura anche in relazione della destinazione d’uso, con riferimento alle esigenze statiche, funzionali ed estetiche» I valori limite potranno essere dedotti da documentazione ci comprovata validità Secondo l’EC2 e C4.1.2.2.2: Per quel che riguarda la salvaguardia della funzionalità e dell’estetica dell’opera, la freccia a lungo termine (cioè calcolata tenendo conto delle deformazioni viscose) dovuta alla combinazione di carico quasi permanente non dovrebbe superare il limite di 1/250 della luce. Per quanto riguarda l’integrità di tramezzi e tamponature, la freccia a lungo termine dovuta all’aliquota dei carichi quasi permanenti applicati dopo la costruzione di tali elementi non dovrebbe superare il limite di 1/500 della luce. Può essere prevista una controfreccia per compensare tutta o parte dell’inflessione, ma si raccomanda che la monta delle casseforme verso l’alto non sia maggiore di 1⁄250 della luce (4)
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VERIFICA DELLA DEFORMABILITA’
Una valutazione rigorosa della freccia per un solaio in getto pieno risulta molto complessa per i seguenti motivi: - Le armature non sono costanti in tutta la superficie del solaio; - Alcune sezioni saranno fessurate (sezione reagente omogeneizzata) altre no (intera
sezione reagente); - La zona compresa tra due fessure non è inerte: occorre tenere in considerazione
l’effetto irrigidente del cls teso; - Il modulo elastico del cls varia con il tempo e la stagionatura; - Occorre tenere conto degli effetti viscosi che dipendono dai carichi e dalle condizioni
ambientali.
Verifica semplificata delle deformazioni
Generalmente si preferisce fare una verifica semplificata che consiste nel limitare il rapporto tra la luce del solaio ed il suo spessore l/h.
𝑙
ℎ≤k 11 +
0,0015 𝑓𝑐𝑘
𝜌+𝜌′·500 𝐴𝑠,𝑒𝑓𝑓
𝑓𝑦𝑘 𝐴𝑠,𝑐𝑎𝑙𝑐
K è un coeff. correttivo tiene conto dello schema strutturale (vedi tabella C4.1.I)
(C.4.1.13)
Nel caso la disuguaglianza non fosse verificata occorre procedere alla determinazione diretta della freccia.
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VERIFICA DELLA DEFORMABILITA’
Un solaio soggetto ad un definito Momento Flettente avrà una deformazione (curvatura)
=𝑴
𝑬𝑰 con EI rigidezza flessionale
funzione del modulo elastico E del cls e dell’inerzia I della sezione omogeneizzata. Per tenere conto della viscosità si deve utilizzare come modulo elastico il valore Ec,eff
ridotto in funzione del coefficiente di viscosità
𝐸𝑐,𝑒𝑓𝑓=𝐸𝑐𝑚
1+
Il solaio tende dunque a rilassarsi per le caratteristiche viscose del cls. La viscosità è funzione: - della sezione (h0=2Ac/u=h) - della resistenza del cls; - del tempo t; - del tempo di applicazione dei carichi t0 (tempo di spuntello completo del solaio); - dell’umidità relativa RH (convenzionalmente 55% per solai interni e 75% per solai
esterni)
𝒇∞=𝒇𝒊𝒔𝒕 𝟏 + ∞ EC2 7.4.3
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VERIFICA DELLA DEFORMABILITA’
Indicazioni sul coeff. di viscosità a tempo infinito ∞ sono fornite dalle NTC08 al punto 11.2.10.7 tabelle 6 e 7 in funzione dell’altezza h0, di t0 e dell’umidità relativa
Il coefficiente di viscosità a tempo infinito
Anche l’EC2 al punto 3.1.4 segue un’impostazione semplificata con grafici funzione della classe di resistenza del cls e del tipo di cemento. Nell’appendice B punto 1 fornisce invece l’ espressione B.2 per il calcolo: ∞= RH(fcm) (t0) La stessa appendice fornisce anche indicazioni per valutare l’andamento nel tempo della deformazione viscosa con l’ espressione B.1 (t,t0)= ∞(t-t0)
viscosità a tempo infinito
viscosità al tempo t
La viscosità diminuisce all’aumentare dello spessore h0, del tempo t0, dell’umidità relativa RH e della resistenza del cls fck
f(t,t0)=fist [1+(t,t0)]
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VERIFICA DELLA DEFORMABILITA’
Dati : Cls C28/35 t0=60gg (edificio multipiano) RH=55% L=7,90m N.B.: Solitamente i solai si possono scasserare già dopo una 3/4gg dal getto mantenendolo però puntellato in campata e lungo i perimetri per circa 28gg. Negli edifici multipiano, durante le fase di getto e maturazione, ogni solaio dovrà essere sostenuto da almeno due solai sottostanti di contrasto che dovranno rimanere puntellati in campata e nel perimetro per tutto il periodo. ATTENZIONE: il programma FEM utilizza per il solaio rigidezza ridotta Cobiax!
∞=2,03
𝑓∞=𝑓𝑖𝑠𝑡 1 + ∞ =3,03𝑓𝑖𝑠𝑡
f= 𝒇∞-𝒇𝒊𝒔𝒕,𝒑𝒑 = 𝟓, 𝟏𝒙𝟑, 𝟎𝟑 − 𝟏, 𝟗 = 𝟏𝟑, 𝟓𝒎𝒎
Freccia istantanea agli SLE quasi-permanente
Freccia istantanea Peso Proprio
Escursione cui sono assoggettate le tramezze
f ∞ =L/583<L/500
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VERIFICA DELLA DEFORMABILITA’
CB-Tech.xls
Chiedete il vostro file CB-Tech a [email protected]
Cal
colo
del
la v
isco
sità
V
erif
ica
del
la f
recc
ia
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VERIFICA DELLA DEFORMABILITA’: condizioni fessurate Il calcolo rigoroso degli spostamenti avviene attraverso l’integrazione delle curvature del solaio sotto il carico quasi permanente. Nel caso il solaio sia in condizioni fessurate (M>Mr) occorrerà - tenere conto delle parti non fessurate facendo riferimento al comportamento di primo stadio I, con il
momento d’Inerzia JI riferito a tutta la sezione in cls reagente più le armature omogeneizzate con neff=Es/Ec,eff
- tenere conto delle parti fessurate facendo riferimento al comportamento di secondo stadio II, con il momento d’Inerzia JII della sezione di cls compresso più le armature omogeneizzate con neff=Es/Ec,eff
- tenere conto del contributo irrigidente del cls integro tra le fessure (tension stiffening 𝝃)
La freccia sarà un valore intermedio tra la freccia di primo stadio fI e secondo stadio fII
𝑓 = ξ𝑓𝐼𝐼+(1- ξ)𝑓𝐼
ξ = 1 − 𝑀𝑟
𝑀
2
con Mr momento di prima fessurazione =0,5 per carichi permanenti
Poiché questo procedimento sia applicabile occorre fare delle semplificazioni ulteriori: - se l’armatura è variabile nel solaio fare riferimento
ad un’armatura unica che sia una media rappresentativa delle diverse sezioni;
- poiché il momento flettente varia, assumere nel calcolo di ξ un valore medio tenendo conto della sua distribuzione nel solaio
𝑓𝐼𝐼 = 𝑓𝐼𝐽𝐼𝐽𝐼𝐼
(7.18 EC2 – C4.1.11 NT2008) 𝐸𝑐,𝑒𝑓𝑓=𝐸𝑐𝑚
1+
Freccia in condizioni fessurate
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VERIFICA DELLA DEFORMABILITA’
𝜎𝑐𝑡 =n’𝑀
𝐽𝑟𝐼𝐼(H-xr)
𝐽𝑟𝐼𝐼 =𝑏
3 ( 𝑥𝑟3+𝑛′ 𝐻 − 𝑥𝑟 3) + 𝑛𝑒𝑓𝑓𝐴𝑠(𝑑 − 𝑥𝑟)2 +𝑛𝑒𝑓𝑓𝐴′𝑠(𝑥𝑟 − 𝑐′)2
JrII Momento di inerzia della sezione interamente omogeneizzata
𝑀𝑟 =𝑓𝑐𝑡𝑚1,2 𝑛′
𝐽𝑟𝐼𝐼(𝐻 − 𝑥𝑟)
Tensione del cls al lembo teso (n’ coeff. di omogeneizzazione cls teso/compresso)
Ponendo si ottiene il momento di prima fessurazione Mr 𝜎𝑐𝑡 =𝑓𝑐𝑡𝑚1,2
con
Il Momento di prima fessurazione Mr va calcolato in ipotesi di sezione interamente reagente, ossia portando in conto anche la resistenza a trazione del cls: Oltre a omogeneizzare l’armatura con neff=Es/Ec,eff
si omogeneizza anche il cls teso a cls compresso con n’=Ect/Ec=0,5
La sezione del solaio è costituita da tre materiali diversi: - cls compresso - cls teso - acciaio
Se MSLE > Mr Sezione Fessurata!
cls teso
𝑆𝑛 =𝐵𝑥𝑟
2
2+𝑛𝑒𝑓𝑓𝐴
′𝑠 𝑥𝑟 − 𝑐′ − 𝑛𝑒𝑓𝑓𝐴𝑠 𝑑 − 𝑥𝑟 − 𝑛′𝐵
(𝐻−𝑥𝑟)2
2 =0
Ricaviamo l’asse neutro xr annullando il Momento Statico Sn cls teso
CALCOLO RIGOROSO DEL MOMENTO DI 1° FESSURAZIONE
𝑀𝑟 =𝑓𝑐𝑡𝑚
1,2 𝑛′
𝐽𝑟𝐼𝐼
(𝐻−𝑥𝑟)>𝑓𝑐𝑡𝑚
1,2
𝐽𝐼
(𝐻−𝑥𝐼)≈𝑓𝑐𝑡𝑚
1,2
𝑏𝐻2
6
ATTENZIONE!
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VERIFICA DELLA DEFORMABILITA’
CB-Tech.xls
Zone con MSLE>Mr=30kN/m Zone fessurate
Momento medio agli SLE - frequenti
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VERIFICA DELLA DEFORMABILITA’
ESEMPIO: valori degli spostamenti da considerare
Occorre sempre verificare che l’escursione della freccia a tempo infinito sia compatibile con le tramezze ed infissi da realizzare laddove effettivamente questi verranno realizzati. Si faccia riferimento agli architettonici per determinarne la loro posizione. Nell’esempio, presenza tramezzi perimetrali e lungo gli allineamenti dei pilastri, occorrerà verificare escursione freccia lungo l’allineamento degli appoggi con la campata di lunghezza L=500cm.
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VERIFICA DELLA DEFORMABILITA’
ESEMPIO: sbalzi Falkensteiner Hotel di Jesolo
Piano 1°
Peso Proprio : soletta c.a . 30 cm Cobiax
Sovraccarico Perm. : = 250 daN/mq
Sovracc. Perm. Portato tramezze: = 80 daN/mq
Sovraccarico Acc. : cat. C2 400 daN/mq
CARICO LINEARE SERRAMENTI 265 daN/ml
Particolarità: sbalzo di 4,87m con vetrate perimetrali!
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VERIFICA DELLA DEFORMABILITA’
ESEMPIO: sbalzi Falkensteiner Hotel di Jesolo
Freccia istantanea agli SLE q.perm.
Freccia istantanea Peso Proprio+ Permanente
I telai dei serramenti dovevano essere in grado di assecondare una deformata di 17,4mm
Verifica statica del serramento
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NTC08 2.2.2 d) STATI LIMITE DI ESERCIZIO (SLE): VERIFICA DELLE VIBRAZIONI
Le NTC08 al punto 4.1.2.2.3 si limita ad indicare il principio generale
Indicazioni applicative si trovano sull’EC3 anni ’90 (punto 4.3) e NTC08 par. 4.2.4.2.4 (Costruzioni in acciaio): - per i solai abitualmente frequentati da persone (abitazioni, uffici) la frequenza fondamentale
del solaio non deve essere inferiore a 3Hz; - per i solai dove si salta, balla e muove ritmicamente (palestre, sale da ballo, ospedali) la
frequenza fondamentale del solaio non deve essere inferiore a 5Hz; La relazione tra frequenza fondamentale e freccia in condizioni di carico frequenti può essere ricavata tenendo conto che
𝑣 =1
2𝜋
𝑘
𝑚=1
2𝜋
𝑔
dove 𝑘 =
𝐹
=𝑚𝑔
(rigidezza)
𝑓𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖𝑎 𝑎𝑔𝑙𝑖 𝑺𝑳𝑬 𝒇𝒓𝒆𝒒𝒖𝒆𝒏𝒕𝒊
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VERIFICA DELLE VIBRAZIONI
Freccia istantanea in condizioni SLE Frequenti CB-Tech.xls
La verifica della frequenza inizia ad essere limitante in caso di solai con particolari destinazioni d’uso (ospedali, palestre, ecc.)
>
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VERIFICA POSIZIONE ASSE NEUTRO validità assunzione sezione rettangolare
1. Alleggerimento sferico tipo ECO-Line ya.n.
h
i = 10/9xD (min)
Schema sollecitazione
flettente - Stato II
D
H
2. Alleggerimento toroidale tipo SLIM- Line
In questo caso l’asse neutro può intercettare l’alleggerimento. Fino a valori di sollecitazione per cui
𝜇 𝑠𝑑=𝑀𝑠𝑑∙𝐷∙1,96
ℎ3𝑓𝑐𝑘≤ 0,2
valgono le basi teoriche e normative delle sezioni rettangolari piene (parabola-rettangolo, triangolo-rettangolo, stress-block)
Nel caso di alleggerimento di tipo toroidale la zona compressa non dovrà intercettare l’alleggerimento rimanendo confinata nella cappa superiore Ssup
Ponendo l’asse neutro agli SLU pari alla cappa superiore si ottiene il momento limite agli SLU in campata da non superare
)()( '''
supsupmax chAfShSbfM SydScdCB
La verifica della posizione dell’asse neutro va fatta in campata, laddove gli alleggerimenti sono effettivamente presenti. Nell’intorno degli appoggi mancheranno per i limiti di resistenza a taglio.
Formula sperimentale
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VERIFICA POSIZIONE ASSE NEUTRO Momento max intradosso solaio agli SLU
CB-Tech.xls
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ARMATURA MINIMA IN ZONA TESA
Negli appoggi all’intradosso deve essere disposta un’armatura efficacemente ancorata, calcolata per uno sforzo di trazione pari al taglio
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ARMATURA MINIMA IN ZONA TESA (NTC 08 4.1.6)
Le prescrizioni normative specifiche per la disposizione delle armature nelle piastre sono reperibili nell’EC2: - §9.3 per le piastre a spessore costante - §9.4 per le piastre su pilastri
CB-Tech.xls
Armatura disposta
La prescrizione (4.1.43) evita la rottura dell’acciaio quando si raggiunge il Momento di Prima Fessurazione Mf
Si ha infatti:
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ARMATURA INTRADOSSO SOLAIO
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ARMATURA ESTRADOSSO SOLAIO
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ZONE IN GETTO PIENO
Come nelle comuni sezioni di c.a. con corpi di alleggerimento, anche per le solette con il sistema Cobiax®, si ha, come logica conseguenza dell’eliminazione di cls, la riduzione della capacità portante a taglio. La soletta Cobiax® è in grado di assicurare almeno il 55% della resistenza al Taglio di calcolo di una soletta massiccia di pari spessore (crf. omologazione DIBt Z-15.1-282 per la gamma ECO-Line e Z.15.1-307 per la gamma SLIM-Line).
dbfkVV ckl
c
cRdCBRdc 31
,, 10018,0
55,055,0
Dove: c=1,5 k=1+√(200/h)≤2 l=Asl/(bwxh) Asl= armatura tesa superiore h=altezza statica del solaio
Assumendo, a favore di sicurezza, come armatura quella minima in zona tesa min (NTC08 §4.1.6.1.1) si ottiene un valore pari a VRdc,CB=44kN/m
EC2 (6.47) – NTC08 (4.1.2.1.3.1): Resistenza a taglio solaio senza armatura specifica
CB-Tech.xls
Sinteticamente dunque, nelle zone in cui le tensioni di taglio superano il 55% della resistenza tagliante di un solaio pieno equipesante dello stesso spessore, andranno tolti gli alleggerimenti ripristinando la sezione massiccia. In formule questa valore limite di taglio è espresso nel modo seguente:
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ZONE IN GETTO PIENO
Visualizziamo gli elementi di superficie nei quali il Taglio VEd≥44kN/m= VRdc,CB
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ZONE IN GETTO PIENO
Il programma in automatico elimina gli alleggerimenti dalle zone con taglio VEd≥= VRdc,CB=44kN/m ripristinando in esse la rigidezza flessionale EI al 100% e il peso del getto pieno =25kN/mc e ricalcola il solaio
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ZONE IN GETTO PIENO
- Lungo il perimetro del solaio si mantenga una fascia piena pari allo spessore del solaio hd (posizionamento cordoli)
- Lungo gli appoggi lineari (muri o travi) si mantenga una fascia piena pari a circa la larghezza dell’appoggio - Per gli appoggi puntuali (pilastri) si mantenga la distanza maggiore tra la resistenza al taglio Cobiax VRdc, CB
e 4 altezze statiche d - In caso di presenza di armatura punzonante si mantenga la zona piena un’altezza statica d oltre la cucitura
più esterna
4 Regole per la determinazione delle zone in getto pieno (crf DIBt Z-15.1-282 e DIBt Z-15.1-307)
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Se non ho un programma FEM dedicato COBIAX?
Caratteristiche del solaio Cobiax: - Spessore: H=23cm - Riduzione peso in campata 141kg/mq peso teorico del solaio in campata 440kg/mq peso specifico teorico del cls CB=1913kg/mc (laddove il solaio è effettivamente alleggerito) - Zone in getto pieno: 36% dell’intera superficie del solaio peso mediato del solaio 490kg/mq peso specifico medio del cls m=2130kg/mc - Inerzia equivalente: ICB=96,3% I
Procedura di calcolo: 1. Creare un calcestruzzo con peso specifico pari a quello teorico CB e resistenza piena fck
- Se il programma FEM consente di lavorare con inerzie ridotte impostare ICB=96,3% I - In alternativa ridurre il modulo Elastico del cls ECB=96,3% E - In alternativa ancora lavorare con inerzia e modulo elastico pieno ed incrementare le frecce misurate f di 1/0,963, ovvero fCB=f/0,963=1,04 f
2. Nelle zone dove il taglio VEd supera la resistenza certificata Cobiax VRdc,CB ripristinare il cls normale con rigidezza flessionale EI piena e peso =2500kg/mc
Qualora il proprio programma FEM non consentisse di ripristinare il peso effettivo del cls nelle zone da realizzare in getto pieno aggiungere al peso proprio come carico la riduzione in peso data dall’alleggerimento scelto
3. Rifare girare il calcolo
LA PROCEDURA NON E’ ITERATTIVA, BASTA UN SOLO PASSO! Per riserva di resistenza a taglio data dalla gabbia
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PUNZONAMENTO: REAZIONI D’APPOGGIO
Reazione appoggio pilastri in kN
Reazione appoggio muri in kN/m occorrerà integrare le reazioni d’appoggio sulle punte dei muri! Il programma lo fa in automatico
Vista l’assenza di alleggerimenti nell’intorno degli appoggi la verifica a punzonamento si fa in maniera classica, come se la soletta fosse massiccia!
Vmax=750kN
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PUNZONAMENTO: REAZIONI D’APPOGGIO
Reazioni assiali agli SLU sulle colonne [kN] Schema 3D
Sforzo verticale sul muro agli SLU [kN/m]
N.B.: la forza di punzonamento Ved che si scarica sul solaio è quella data dal salto di reazione che si ha ad ogni singolo solaio! Questo vale sia per i pilastri che per i muri
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PUNZONAMENTO secondo NTC08
La resistenza al punzonamento deve essere valutata utilizzando formule di comprovata validità Secondo l’EC2 la resistenza unitaria a punzonamento vRd,cs di piastre provviste di armatura trasversale è data dalla somma di due termini vRd,cs=v’Rd,c+v’’Rd,c
Dove v’Rd,c rappresenta il contributo del cls mentre v’’Rd,c rappresenta il contributo dell’acciaio. Secondo le NTC08 (par. 4.1.2.1.3.4) nel caso si disponga un’apposita armatura a punzonamento, l’intero sforzo agli SLU deve essere affidato all’armatura (vRd,cs=v’’Rd,c). In questo modo la formula (6.52) dell’EC2 si semplifica nella seguente
𝑣𝑅𝑑,𝑐𝑠=1,5(𝑑
𝑠𝑟)𝐴𝑠𝑤𝑓𝑦𝑤𝑑,𝑒𝑓
1
𝑢1𝑑+ 0,75𝑣𝑅𝑑,𝑐
Confrontando questa espressione con la (6.52) originale si ricava la relazione tra le aree di armatura a punzonamento secondo EC2 e NTC08
𝐴𝑠𝑤(𝑁𝑇𝐶)=𝑣𝐸𝑑
𝑣𝑅𝑑𝑐
𝑣𝐸𝑑𝑣𝑅𝑑𝑐 −0,75
𝐴𝑠𝑤(𝐸𝐶2)
Le NTC sono molto più conservative!
𝐴𝑠𝑤
𝑠𝑟=(𝑣𝐸𝑑−0,75𝑣𝑅𝑑,𝑐)𝑢1
1,5𝑓𝑦𝑤𝑑,𝑒𝑓 (per sin=1)
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PUNZONAMENTO: Appoggi di grande sezione e Appoggi di forma allungata secondo EC2 anni ‘90
Equivalenza tra Pil 80x30 e Pil 60x30 in termini di u1 e u0
Per muri e spigoli il punzonamento si concentra in un tratto di lunghezza non superiore a 2 volte la larghezza del muro b
Attenzione: oggi per EC2 il perimetro critico u1 è a 2d
Rapporto massimo dei lati del pilastro a/b≤2
Punzonamento secondo SIA 162: perimetri di controllo
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PUNZONAMENTO
Il compito dell’armatura di punzonamento è di realizzare delle “cuciture”, in forma di bracci di armatura di acciaio, che attraversano le fessure prodotte dai carichi agli SLU. A tal riguardo l’EC2 prevede l’introduzione di staffe e di barre rialzate. Altri sistemi sono comunemente reperibili in commercio. In ogni caso si richiede che l’armatura di punzonamento, per essere efficace, sia sufficientemente ancorata al calcestruzzo.
Esempi di armatura a punzonamento
Verifica a punzonamento secondo EC2 con correzione NTC08 (contributo cls nullo)
Pilastro 80x30 Pilastro 60x60 Setto B=30cm
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PUNZONAMENTO
In presenza di travi
Occorre sempre verificare che le travi portino tutto il taglio o, come in questo caso, che quota parte del taglio-punzonamento sia portato dal solaio. In questo caso occorrerà fare verifica a punzonamento come se si trattasse di uno spigolo con V=209kN! La trave ha una rigidezza flessionale EI circa 20 volte superiore a quella del solaio! (come appoggio lineare cedevole)
Reazioni d’appoggio pilastri
Inviluppo Taglio travi 30x60 intradossate
Vsolaio=VTot-VTravi=577kN-(179+189)kN=209kN
Taglio che compete al solaio
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PUNZONAMENTO In presenza di travi
Sforzo di Taglio nella zona del vano scala
Risulta infatti evidente in questa zona come il Taglio si distribuisca al lato esterno degli spigoli del vano scala! Ciò giustifica la scelta di verificare la zona come se fosse uno spigolo. La zona risulta da armare a taglio-punzonamento!
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PUNZONAMENTO
In presenza di travi perimetrali fuori spessore
Nel caso di travi fuori spessore perimetrali è lecito attendersi che queste portino quasi completamente il taglio-punzonamento. Occorrerebbe verificare la quota parte di taglio che compete al solaio, soprattutto quando le travi avranno altezza limitata!
Solaio H=23cm con travi perimetrali intradossate BxH=40x80cm
In questo caso le travi portano circa il 90% del taglio
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PUNZONAMENTO
In presenza di travi perimetrali in spessore
Nel caso di travi perimetrali nello spessore del solaio è lecito attendersi che queste non portino completamente il taglio-punzonamento. Occorrerà sempre verificare la quota parte di taglio che compete al solaio!
Solaio H=23cm con travi perimetrali in spessore BxH=40x23cm
In questo caso le travi portano circa il 75% del taglio
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PUNZONAMENTO
6d
6d
6d
a
a
b
2b
2a
Pilastro d'angolo
Spigolo
Pilastro di bordo
FORONOMETRIE IN
POSIZIONI DA EVITARE
Pilastro
interno
6d
FORONOMETRIE IN
POSIZIONI IDEALI
Setto
Pilastro d'angolo
Pilastro
interno
Setto
6d
Pilastro
interno
6d
Occorre ottimizzare la posizione dei fori in modo che questi non vadano a penalizzare troppo gli appoggi. Nei solai a piastra il taglio è portato dal solaio. Per questo motivo occorre che i fori non rubino troppo dello sviluppo dei perimetri critici u1 e u0 (crf. EC2 6.4.2)
Distanziare i fori dagli appoggi!
FOROMETRIE IN POSIZIONI DA EVITARE
FOROMETRIE IN POSIZIONI IDEALI
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PUNZONAMENTO Armatura di sospensione
Il punzonamento è un processo fragile; la formazione completa del cono di punzonamento comporta una rapida diminuzione della resistenza e di conseguenza la piastra cede nella zona della colonna. Durante questo processo le colonne limitrofe risultano maggiormente sollecitate di modo che anche queste zone della piastra cedono.
Collasso progressivo: dopo il primo punzonamento il solaio crolla su quello sottostante.
COME EVITARLO?
Prove di carico hanno dimostrato che l’armatura superiore è inefficace dopo il punzonamento a causa dell’espulsione del cls (Fig.a); l’armatura inferiore viene invece attivata a trazione nel caso di grossi spostamenti, svolgendo un’azione di sostegno alla piastra. Perché ciò avvenga occorre che le barre siano continue e ben ancorate, oppure abbiano sovrapposizioni ben realizzate (Fig. b). Occorre che almeno due barre per direzione attraversino il nucleo della colonna. - EC2 9.4.1(3) NTC 08 - 4.1.6.1.1: In corrispondenza degli appoggi le armature longitudinali devono assorbire uno sforzo pari al taglio sull’appoggio. • Secondo SIA 262 4.3.6.7 per evitare il collasso progressivo occorre
affidare tutto il taglio in condizioni rare VEd alla sola armatura ipotizzando un angolo di deformazione della stessa di =42°
𝑉𝐸𝑑 = 𝐴𝑠𝑓𝑠𝑑𝑠𝑒𝑛𝛽 =𝐴𝑠𝑓𝑠𝑑1,5
𝐴𝑠 ≥ 1,5𝑉𝑆𝐿𝐸 𝑅𝑎𝑟𝑒
𝑓𝑠𝑑= 𝑉𝑆𝐿𝑈
𝑓𝑠𝑑
Armatura di sospensione inferiore
Crollo a Bluche (Svizzera, 1981)
VSLU≈1,5 VRare
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PUNZONAMENTO
Armatura di sospensione: calcolo agli SLU
VSLU=750kN As≥VSLU/fyd=19,17cm2
516 devono attraversare l’appoggio 10 volte!
514 devono attraversare
l’appoggio interessato al punzonamento 8 volte!
VSLU=450kN As≥VSLU/fyd=11,50cm2
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PUNZONAMENTO
Altezza statica effettiva Quando la superficie d’appoggio si trova nello spessore della piastra, l’altezza statica dv di verifica al punzonamento deve essere ridotta. Questo vale quando gli appoggi sono in carpenteria metallica (fig. a-b-c), quando l’armatura a punzonamento posata dall’alto risulta troppo corta (fig. d) ma anche quando la fuga di ripresa dell’appoggio in cls si trova sopra l’intradosso del solaio per imprecisione nell’esecuzione o abbassamento del cassero (fig. e-f). Esempio reale: Collasso progressivo a Gretzenbach (Svizzera, 2004) La fuga di ripresa dei pilastri si trova 45mm sopra l’intradosso della piastra; l’imprecisione ha portato alla riduzione della resistenza a punzonamento VRdc del 23% VEd> VRdc L’esempio dimostra l’importanza di un controllo accurato durante l’esecuzione.
Correzione con smussamento degli spigoli del getto che permettono l’appoggio del diagonale compresso.
BIBLIOGRAFIA
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- NTC 14.01.2008 - Circolare 02/02/2009 nr. 617 - UNI EN 1992-1-1 - EC2 versione 1993 - Commento sul punzonamento secondo SIA 262 Prof. DR. Aurelio Muttoni (EPFL) e Dr. Stefano Guandalini (Grignoli Muttoni Partner SA) - Linee guida per la progettazione delle piastre in c.a Piero Gambarova, Dario Coronelli, Patrick Bamonte – Dipartimento di Ingegneria Strutturale del Politecnico di Milano - Progettare in calcestruzzo armato Renaud Favre, Jean-Paul Jaccoud, Milan Koprna, Alexandre Radojicic Biblioteca Tecnica Hoepli - Progetto delle strutture in calcestruzzo armato Franco Angotti, Piero Marro, Matteo Guiglia, Maurizio Orlando Biblioteca Tecnica Hoepli - Il Cemento Armato Aurelio Ghersi