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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
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• 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+=
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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
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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.
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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
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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.
�
�
�
�
�
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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
�
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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
�
�
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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
�
�
�
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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
�
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( )
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
�
�
�
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< 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!
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= 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!
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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
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b = bjb
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lcr > 45 cm
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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.
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-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.
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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
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• 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
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Taglio in un nodo interno
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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
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( )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 ≥
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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:
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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.
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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
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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
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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
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• 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+=
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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:
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• 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
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• sovradimensionare la resistenza del nodo trave-colonna per introdurre le cerniere plastiche nelle travi, lasciando integri i pilastri
[%]wω
by Swann ‘69
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by M. Johansson 2001
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Ferro diagonale non considerato considerato
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162.0119.0s −=ω041.0032.0s −=ω
155.0110.0s −=ω
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by E. Skettrup et al. 1984