Recupero del patrimonioedilizio esistente

Associazione Nazionale Costruttori Edili - Como

CORSO DI ISTRUZIONE

Particolari costruttivi per la progettazioneMarco di Prisco

1. Principi ispiratori dei dettagli costruttivi2. Travi3. Pilastri4. Nodi trave-colonna5. Pareti

• confinare il calcestruzzo per incrementarne resistenza e duttilità

NC HSC LWA

FIP/CEB Bull.207

=ε c,2cu

ORD.3274:

cc

ywssucc

87,0

cd

ywscdcc

f

f6,0004,0

f

f5.07.31ff

ρε+=ε

αρ+=

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

0

200

400

600

800

T diritta

rettangolo

Trovescia

Cerchio

M[kNm]

ϑ[1/m]

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

0

200

400

600

800

M[kNm]

ϑ[1/m]

Rck= 55MPa

fsk =430MPaRck=110MPa

fsk =430MPa

1cc

sdss fA

fA=ω

Ac = costd = cost

2.7 VERIFICHE ALLE TENSIONI AMMISSIBILIRelativamente ai metodi di calcolo, è d'obbligo il Metodo agli stati limite di cui al § 2.6.Per le costruzioni di tipo 1 e 2 e Classe d’uso I e II, limitatamente a siti ricadenti in Zona 4, è ammesso il Metodo di verifica alle tensioni ammissibili. Per tali verifiche si deve fare riferimento alle norme tecniche di cui al D.M. LL. PP. 14.02.92, per le strutture in calcestruzzo e in acciaio, al D.M. LL. PP. 20.11.87, per le strutture in muratura e al D.M. LL. PP. 11.03.88 per le opere e i sistemi geotecnici.Le norme dette si debbono in tal caso applicare integralmente, salvo per i materiali e i prodotti, le azioni e il collaudo statico, per i quali valgono le prescrizioni riportate nelle presenti norme tecniche.Le azioni sismiche debbono essere valutate assumendo pari a 5 il grado di sismicità S, quale definito al § B. 4 del D.M. LL. PP. 16.01.1996, ed assumendo le modalitàcostruttive e di calcolo di cui al D.M. LL. PP. citato, nonché alla Circ. LL. PP. 10.04.97, n. 65/AA.GG. e relativi allegati.

4.1.6 DETTAGLI COSTRUTTIVI4.1.6.1 Elementi monodimensionali: Travi e pilastriCon riferimento ai dettagli costruttivi degli elementi strutturali in calcestruzzo vengono fornite le indicazioni applicative necessarie per l’ottenimento delle prescritte prestazioni.Dette indicazioni si applicano se non sono in contrasto con piùrestrittive regole relative a costruzioni in zona sismica.

7.4.6 DETTAGLI COSTRUTTIVILe indicazioni fornite nel seguito in merito ai dettagli costruttivi si applicano sia alle strutture in c.a.gettate in opera che alle strutture in c.a. prefabbricate. I dettagli costruttivi sono articolati in terminidi:- limitazioni geometriche- limitazioni di armatura

Travi a T / L: definizione della larghezza efficaceper il posizionamento armature al negativo

Pilastro internoPilastro esterno

trave trasversale

bwbw ≥ 20 cm

hc

ORD.3274EC8

a ≤ hc/2

a a

bw/h > 0.25

h

75% int.25% est.

�

�

�

�

�

Travi: armatura longitudinale

ORD.3274 EC8

As e Aiykyk f

7

f

4.1 <ρ<

2+2∅12 almeno

A’ s continua ≥ As,cr /4

yk

ctmmin f

f5.0=ρ

Duttilità H:

2+2∅14 almeno

As continua ≥ As,cr /4

0.32% 1.6% (fyk=430)

�

ρcomp + 3.5/fyk

�

Travi: regioni critiche

ORD.3274 EC8

lcr = hw (2hw) Dutt. B (A) lcr = hw (1.5hw) Dutt. M (H)

A’ s ≥ 0.5 As

yk

cd

d,sy

'max f

f0018.0

εµ+ρ=ρ

ϕ bd

As=ρ

A’ s ≥ 0.5 As in lcr = 2hw

�

1.5hw

o da entrambi i lati a partire dalla sezione di prima plasticizzazione

�

�

Travi: regioni critiche (armatura trasversale)

mm6dbw ≥

= blbww d8;mm225;d24;4

hmins

= blbww d6;mm175;d24;4

hmins

Dutt. H:

mm6dbw ≥

= blw d6;mm150;4

hmins

Dutt. A:

= mm150;4

hmins w

Staffa rett., circ., o a spiraleganci a 135° lungh. > 10dbw

�

�

�

EC8:pilastro interrotto

regione critica2hw 2hw

trave

Dutt. H:

max,Ed

min,Ed

V

V=ς 2ECtaglioarmatura5.0−≥ς

( ) dbf2V5.0 wctdmaxE ς+≤−<ς

( )

α≤

ς+>

cosfA2V5.0

diagonaliarmaturedbf2V

ydsmaxE

wctdmaxE50% staffe50% diagonali

�

( )

3.0b

h,

h

bmin

cm30b,hmin

c

c

c

c

cc

≥

≥

cm25b

%4%1

i

sl

<<ρ< %4%1 sl <ρ<

almeno 1 barra intermedia

= mm450;6

l;hmaxl 1cccr

luce netta

= mm600;6l;h5.1maxl 1c

ccr Dutt.H

se lc/hc<3 tutta la colonna regione critica

( )

= mm450;6l;h,bmaxmaxl 1c

cccr

regioni critiche:

limiti geometrici(5.5.3.1)

25 cm

�

�

�

< 15 cm /20barre angol. contenute

una su due, contenute da staffe int. dbw≥ 8 o legature dbw≥ 6

10 dbw

135°

( )

= blcc d6)A.Dutt(;mm150;4/h,bminmins

035.0b

b30

0

cd,sydwd −ενµ≥αω ϕ

cd

ydwd f

f

zocalcestruzVolume

.confarmaturaVolume=ω

−

−

−=αα=α ∑

00n 00

2i

sn h2s1b2

s1hb6b

1

fattore di efficacia del confinamento

Per sezioni circolari:

2

0s

n

D2s1

1

−=α

=α Spirale:

−=α

=α

0s

n

D2s1

1

08.0wd ≥ω

= bl0 d8;mm175;2/bmins

dbw ≥ 6mm; bi ≤ 200mm

nucleo confinato

Nelle zone critiche:

�

�

�

�

Ovunque in CD A!

= bl0 d6;mm125;3/bmins

2q;2.0sd ≤≤υSe: EC2

12.0wd ≥ωAlla base della colonna:

ydw

ydLmax,blbw f

fd4.0d ≥ bi ≤ 150mm

lcr=1.5lcr

Nella colonna alla base: basel

topl ρ=ρ

Dutt. H:

≥ blbw d25.0;mm6maxd

( )

≤ mm300;h,bmin;d12min6.0s ccbl

Nei due piani alla base:

�

�

Ovunque nelle zone critiche CD A!

Nodi trave-pilastro

e ≤ bc/4 altrimenti armatura opportuna e

bc

6dbw

ykf25.1=σ nodo staffato a meno di 4 travi

y

ckstst

f

R15.0

bs

An ≥ Nodi non confinati (A,B)

lb

�

� ��

�0.05

b = bjb

lcr > 45 cm

Domande più frequenti:

- Si può usare un pilastro da 250 mm con il metodo delle vecchie tensioni ammissibili?

No! PerchéCirc. LL. PP. 10.04.97, n. 65/AA.GG recita:

2. PILASTRI2.1. Definizione e limiti geometriciSi definiscono pilastri, ai fini dell’applicazione delle regole contenute in questo articolo, glielementi soggetti a flessione e sforzo assiale quando questo supera il valore:N = 0,05 ···· Ac ···· Rck ···· χcon i simboli definiti al punto 1.La dimensione minima della sezione trasversale non deve essere inferiore a 30 cm.

-È possibile non usare la gerarchia delle resistenze in zona 4?Si, ma utilizzando però i dettagli costruttivi indicati nel D.M. 14/1/2008.

Si fa notare che l’Ord. 3431 stabiliva: • edifici in zona 4 possono essere calcolati con la normativa non sismica, ma devono rispettare:

- la combinazione che considera l’azione sismica, con Sd(T1) = 0.05 (verifiche indipendenti nelle due direzioni!)

- tutte le disposizioni esaminate per le travi considerando duttilità B

- tutte le disposizioni esaminate per i pilastri (dutt. B) ad eccezione dei limiti geometrici

- staffe di contenimento nei nodi non confinati almeno pari alla densitàmassima delle zone sup. o inf. del pilastro adiacente

• E’ nelle zone 4 che si registra un forte aumento delle armature nei pilastri (0.3% all’1%) e nelle travi (0.15% a 0.36% e nei nodi non confinati. Le zone critiche invece riprendono la regola di buona costruzione di dimezzare il passo delle staffe in prossimità dei nodi!

• la forte densità delle armature spinge verso l’utilizzo di tecniche

alternative… il calcestruzzo fibrorinforzato

Considerazioni conclusive

Taglio in un nodo interno

Armatura trasversale di confinamento nei nodi come nelle regioni critiche, a meno di avere 4 travi la cui larghezza sia pari ad almeno i ¾ della larghezza della colonna

mm150s2s crnodo ≤=

( ) cyd2s1srdjhd VfAAV −+γ=

V

( ) cyd1srdjhd VfAV −γ=

Nodo interno

Nodo esterno

( )250/f16.0;hb1fV ckcjd

cdjhd −=ηη

υ−η≤

Dutt. H:

Nodi interni

cjd

cdjhd hb1f8.0Vη

υ−η≤ Nodi esterni

( ){ }cwcjwc h5.0b;bminb:bbse +=>( ){ }ccwjwc h5.0b;bminb:bbse +=≤

Verifica compressione

Per limitare la fessurazione:

ctdcddctd

jcj

jhd

jwj

ywdsh fff

hb

V

hb

fA−

υ+

≥

hjw

Oppure integrità dopo fessura diagonale:

( ) ( )( )dyd2sRdywdsh

dyd2s1sRdywdsh

8.01fAfA

8.01fAAfA

υ−γ≥

υ−+γ≥int. ext.

1.2+ armatura vert. ( )jwjcshi,sv h/hA3

2A ≥

maxD

d

ydRd

ctm

c

bl'k75.01

8.01

f

f5.7

h

d

ρρ+

υ+γ

≤ Giunti interni

Problemi di aderenza: limitare il diametro delle barre

( )dydRd

ctm

c

bl 8.01f

f5.7

h

d υ+γ

≤ Giunti esterni

Oppure:

Duttilità richiesta

EC8:

1

c0

0

T

T)1q(21

1q2

−+=µ

−=µ

φ

φ se T1≥TC

se T1<TC

0.40 < Tc < 0.8

1.5 < q0 < 4.5αu/ α1

pendolo invertito telaio

αu/ α1 < 1.5

1

c

T

T5.1112 +<µ< φ se T1<TC

M

θ

My 0.85My

θuθy

y

u

θθ=µφ

Ord. 3274: Dovrà essere verificato che i singoli elementi strutturali e la struttura nel suo insieme possiedano una duttilità coerente con il fattore di struttura adottato. Questa condizione si potrà ritenere soddisfatta applicando le regole di progetto specifichee di gerarchia delle resistenze indicate per le diverse tipologie costruttive.Alternativamente … S max > S req.

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

0

200

400

600

800

T diritta

rettangolo

Trovescia

Cerchio

M[kNm]

ϑ[1/m]

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

0

200

400

600

800

M[kNm]

ϑ[1/m]

Rck= 55MPa

fsk =430MPaRck=110MPa

fsk =430MPa

1cc

sdss fA

fA=ω

Ac = costd = cost

COME RENDERE DUTTILE LA SEZIONE?Armature in zona compressa

0 0.004 0.008 0.012 0.016 0.02

0

200

400

600

800

As' = 50%AsAs'= 25%AsAs'=0

M[kNm]

ϑ[1/m]

0 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -3 -3.5

0

200

400

600

800

As' = 50%AsAs'= 25%AsAs'=0

M[kNm]

εc[‰]

Rck=55MPa

EFFETTI DELLA SOLLECITAZIONE ASSIALE

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01

0

100

200

300

400

500

600

SarginParabola rettangolo

kN ]

[1/ ]

ν=0.0

ν=0.2

ν=0.4

ν=0.6

M[ m

ϑm

ν =⋅N

A f

Sd

c cd

0 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -3 -3.5

0

100

200

300

400

500

600

M[kNm]

εc [‰]

ν=0.0

ν=0.2

ν=0.4

ν=0.6

0 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -3 -3.5

0

200

400

600

800

1000

M[kNm]

εc [‰]

ν=0.0

ν=0.2

ν=0.4

ν=0.6

Rck=55MPa Rck=110MPa

• confinare il calcestruzzo per incrementarne resistenza e duttilità

NC HSC LWA

FIP/CEB Bull.207

=ε c,2cu

ORD.3274:

cc

ywssucc

87,0

cd

ywscdcc

f

f6,0004,0

f

f5.07.31ff

ρε+=ε

αρ+=

oppure

• Nei pilastri dotati di incamiciature in acciaio [O.3274; 11.3.4.2] o nelle colonne principali [EC8; 5.4.3.2.2.(7)] è possibile considerare l’azione di confinamento sul conglomerato:

• forti armature trasversali per il confinamento comportano medie armature a taglio prossime alle forti armature con possibile rottura lato calcestruzzo

• scongiurare rottura a taglio con opportuno sovradimensionamento del taglio resistente [capacity design γRd= 1 (travi) e 1.1 (pilastri) (1), oppure 1.2 ed 1.3 (1.2)]

5.0200/f7.0

ff

5.0sbf4

fn

ck

cd2c

2c

sd2st

w

≥−=νν=

<πφ=ω

ωw

2c

Rd

bdf

τforti armature

• sovradimensionare la resistenza del nodo trave-colonna per introdurre le cerniere plastiche nelle travi, lasciando integri i pilastri

[%]wω

by Swann ‘69

by M. Johansson 2001

Ferro diagonale non considerato considerato

162.0119.0s −=ω041.0032.0s −=ω

155.0110.0s −=ω

by E. Skettrup et al. 1984