La gerarchia delle resistenze consiste nell’assegnare, in fase di progetto, una resistenza differenziata ai diversi elementi strutturali, in modo che il cedimento di alcuni preceda e quindi prevenga quelli di altri. Si vuole che i nodi trave/pilastro rimangono sempre nel campo elastico in quanto difficili da riparare nel caso di danno, mentre si preferisce la rottura di elementi trave rispetto ai pilastri per evitare il collasso. Quelli da proteggere, sono gli elementi il cui “cedimento” è critico nei confronti del collasso globale della struttura: esempio tipico i pilastri di un edificio. Il cedimento dei pilastri viene impedito fornendo ad essi una resistenza (di poco) superiore a quella delle travi che su di essi si innestano. Il criterio ora esemplificato con riferimento ai pilastri si estende a tutti gli altri elementi e meccanismi il cui cedimento è necessario evitare.

Vediamo perché il criterio della gerarchia delle resistenza, adottato da più di due decenni dalle norme sismiche internazionali di USA, Nuova Zelanda, Messico, ed oggi universalmente diffuso è cosi importante.

Lo studio degli eventi catastrofici provocati da terremoti, negli ultimi decenni hanno condotto ad affermare di un concetto fondamentale nel campo dell’ingegneria sismica, ossia qualsiasi struttura deve essere in grado di dissipare l’energia che il sisma trasmette alle masse strutturali. Questo è l’unico modo possibile per evitare il ripetersi di eventi catastrofici in termini di perdita di vite umane.

E’ dimostrato che le strutture progettate, sulla base delle recenti normative sismiche, posseggono margini di resistenza che consentono loro di resistere senza collasso ad azioni sismiche di livello ben superiore a quello di progetto. Questi margini derivano sostanzialmente dall’applicazione in fase progettuale di due criteri fondamentali che stanno alla base di una progettazione, finalizzata ad ottenere un preciso meccanismo di plasticizzazione altamente dissipativo: la gerarchia delle resistenze e le regole di duttilita’.

Nella letteratura tecnica internazionale, la progettazione che tiene conto sia della gerarchia delle resistenze che delle regole di duttilità prende il nome di capacity design, che costituisce l’oggetto della presente ricerca.

In particolare i meccanismi di collasso fragile o altri meccanismi indesiderati (come ad esempio la rottura a taglio, il collasso di collegamenti trave-colonna, plasticizzazione delle fondazioni o di un qualsiasi altro elemento che avrebbe dovuto restare elastico) devono essere evitati definendo le sollecitazioni di progetto in particolari zone mediante condizioni di equilibrio che tengano conto della formazione delle cerniere plastiche e del relativo aumento di resistenza nelle zone adiacenti. Le cerniere plastiche devono essere distribuite lungo tutta la struttura senza che si concentrino su un unico impalcato e devono svilupparsi, con un’adeguata sicurezza, solo sulle travi e non lungo le colonne, eccetto che alla base dell’edificio.

Ho trovato sul sito della  STS Srl, nota azienda di software di progettazione antisismica, una interessante presentazione con 50 slide, redatte da docenti dell’Università di Catania, che illustrano in modo chiaro il criterio della gerarchia delle resistenze;

Le regole di duttilità consistono nel progettare gli elementi strutturali in modo tale che il loro “cedimento” avvenga nei termini di seguito precisati. Per cedimento si intende il raggiungimento ed il superamento, da parte di un elemento strutturale, della fase di comportamento elastico e quindi reversibile, per entrare in quello delle deformazioni cicliche ripetute e di grande ampiezza in campo plastico. La capacità di deformazione plastica, e quindi di resistenza oltre i limiti elastici, viene detta duttilità. Per garantire la duttilità globale della struttura le zone dove potenzialmente possono formarsi cerniere plastiche devono possedere grandi capacità di compiere rotazioni plastiche. L’obiettivo di questo criterio è quello di consentire che tali deformazioni siano sopportate dagli elementi strutturali senza che essi perdano la loro integrità e la loro funzione statica, e va sotto il nome di regole di duttilità.

Entrambi i criteri (la gerarchia delle resistenze e le regole di duttilita’), sono codificati da più di due decenni nelle norme sismiche internazionali di USA, Nuova Zelanda, Messico. A livello europeo è stato predisposto, e votato favorevolmente da tutti i Paesi Membri, Italia compresa, un sistema integrato di norme (Eurocodice 8, ovvero EC8) per la progettazione antisismica di strutture nuove (edifici, ponti, serbatoi, torri, fondazioni, opere geotecniche) e per la valutazione della sicurezza e l’adeguamento di strutture esistenti. I principi e i metodi adottati dall’EC8, dall’Ordinanza Ministeriale n.3274 del maggio 2003 e quindi dalle Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni DM 14 Gennaio 2008, sono in armonia con i criteri del capacity design.

Sorgenti e spunti per l’Articolo:
Introduzione Tesi di Pasquale Lionetti
Post su Forum di Marco Bozza
Gerarchia delle Resistenze Wikipedia

A tal proposito si evidenzia quanto segue:

- compito dello Stato è fissare i criteri generali per l’individuazione delle zone sismiche, ai sensi dell’art.93, comma 1° lett. g) del Decreto Legislativo 31/3/1998 n.112;

- compito delle Regioni, in via esclusiva, è la individuazione delle zone sismiche, la formazione e l’aggiornamento degli elenchi medesimi, ciò ai sensi dell’art.94, comma 2° lett. a) del Decreto Legislativo 31/3/1998 n.112;

- l’Ordinanza del P.C.M. n.3519 del 28/4/2006 (G.U. n.108 del 11/5/2006), che ha adottato la mappa di pericolosità sismica MPSO4 quale riferimento ufficiale, ha definito i criteri generali per la classificazione delle zone sismiche di cui le Regioni dovranno tenere conto nei loro provvedimenti all’atto della individuazione delle zone sismiche;

- le NTC del 14 Gennaio 2008 non fissano i criteri per la classificazione sismica, né stabiliscono se ad un dato valore di Accelerazione ag corrisponda una determinata Zona sismica:

se ad esempio dal calcolo per un determinato sito si ottiene un valore dell’accelerazione massima al suolo con probabilità di superamento al 10% in 50 anni pari a ag = 0.08g, non significa che quel sito, in base all’Ordinanza 3519 predetta, si trova in Zona 3, ma vale per quel sito la classificazione ufficiale stabilita dal provvedimento regionale;

- la classificazione sismica operata dalle Regioni, non viene per nulla resa inefficace dalle NTC, anche perché non è concepibile che un D.M. possa modificare la stessa classificazione sismica; infatti le NTC fanno riferimento alle Zone sismiche 1, 2, 3 e 4 (vedi ad esempio paragrafi 2.7 – 3.2.3.1 – 5.1.6.3 – 7 delle NCT) come zone già classificate per legge;

- la mappa di pericolosità sismica pubblicata sul sito internet http://esse1.mi.ingv.it, cui fa riferimento l’Allegato A delle NTC, è utile per il calcolo puntuale nelle varie zone, ma non ha alcun valore giuridico sulla classificazione sismica, compito esclusivo questo delle Regioni;

- se ad esempio un sito trovasi in Zona 4, classificata tale dalla Regione e se inoltre si è in presenza di tipo di costruzione 1 oppure 2, con Classe d’uso I oppure II, si potrà liberamente optare ai sensi del paragrafo 2.7 delle NTC per il metodo delle tensioni ammissibili e considerare le azioni sismiche del D.M. 16 Gennaio 1996; in questo caso le citate accelerazioni ag non vanno tenute in conto e non entrano in gioco in nessuna fase del procedimento di calcolo;

- ai fini pertanto della classificazione sismica valgono i provvedimenti di approvazione delle varie Regioni, a prescindere dall’effettivo valore della citata accelerazione ag ricavata in sede di calcolo.

Pertanto per la classificazione sismica si farà riferimento ai provvedimenti regionali riportati nella tabella qui sotto riportata, ma con l’avvertenza che i provvedimenti ivi indicati potranno avere subito modifiche ed integrazioni

Scrivi all’Autore: ing. Calogero Chiarenza
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Tabella dei provvedimenti regionali per la classificazione delle zone sismiche ai sensi dell’art.94, comma 2° lett. A) del decreto legislativo n.112 del 31/03/1998.

In realtà, il controllo delle responsabilità di ciascun operatore è ben congegnato perchè la eventuale inadempienza è automaticamente individuata dall’assenza di una specifica documentazione (di cui invece dovrebbe rimanere traccia) oppure è evidenziata attraverso un controllo incrociato di un altro operatore.

Progettista:

il Progettista, secondo le NTC, deve indicare nel progetto le caratteristiche del calcestruzzo da impiegare in relazione alle esigenze strutturali, esecutive ed ambientali dell’opera come indicato nei paragrafi (§) delle NTC:

- Classe di resistenza → R_ck → § 11.2.1
- Classe di consistenza è lavorabilità (slump) → § 11.2.1
- Diametro massimo dell’aggregato è in conformità con il copriferro → § 11.2.1
- Classe di esposizione → durabilità § 11.2.11

Direttore dei lavori:

le responsabilità del DL secondo le NTC possono essere così riassunte:

- deve accertare preliminarmente, come indicato al §11.2.8 delle NTC, che il calcestruzzo fornito sia conforme al processo industrializzato (FPC, Factory Process Control) e che la fornitura sia accompagnata dal certificato rilasciato dall’organismo di controllo autorizzato dal Ministero; in mancanza di questa documentazione il DL deve rigettare la fornitura del calcestruzzo.

- deve eseguire il controllo di accettazione del calcestruzzo in corso d’opera; a questo proposito al § 11.2.5.3 delle NTC, si precisa che “Il prelievo dei provini per il controllo di accettazione va eseguito alla presenza del DL o di un tecnico di sua fiducia che provvede alla redazione di apposito verbale di prelievo e dispone l’identificazione dei provini mediante sigle indelebili, etichettate individuabili; la certificazione del laboratorio prove materiali deve riportare il riferimento a tale verbale”;

- deve verificare, con prove distruttive e non distruttive, che il valor medio della resistenza del calcestruzzo in opera sia almeno eguale all’85 % del valor medio della resistenza di progetto come richiesto dal §11.2.6 delle NTC.

Laboratorio Autorizzato:

il Laboratorio deve accertare che i provini prelevati in presenza del DL giungano in laboratorio accompagnati dalla redazione di un apposito verbale di prelievo, dove siano indicati le sigle indelebili apposte dal DL e le etichette che identificano i singoli provini; la certificazione del Laboratorio, attestante i risultati di resistenza dei provini per il controllo di accettazione, deve riportare il riferimento al verbale del DL in assenza del quale il certificato è legalmente nullo.

Impresa:

l’Impresa deve curare la messa in opera e la stagionatura del calcestruzzo affinché la resistenza media del calcestruzzo misurata sulle carote estratte dalla struttura o determinata con prove non distruttive (sclerometria, velocità delle onde ultrasoniche,ecc.) non risulti inferiore all’85% della resistenza media di progetto.

Produttore Del Calcestruzzo:

il Produttore di calcestruzzo deve garantire una fornitura di calcestruzzo la cui R_ck, determinata sui provini prelevati in corso d’opera in presenza del DL, sia almeno eguale a quella prescritta nel progetto; inoltre, secondo il § 11.2.8, deve essere garantita una produzione di calcestruzzo industrializzato sottoposto a controlli durante il processo produttivo i cui risultati siano certificati da un ente ispettivo indipendente riconosciuto dal Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti.

Autore Mario Collepardi: Responsabilità Secondo le Nuove NTC nelle Opere in c.a. e c.a.p. chi le conosce?

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Merita una certa attenzione e un debito approfondimento il paragrafo 2.7 delle predette NCT, ove si dà facoltà, in presenza di determinate costruzioni da realizzare nelle Zone 4 o a bassissima sismicità, di optare per il metodo di verifica delle tensioni ammissibili.

Va ricordato che le cosiddette Zone 4 costituiscono una significativa porzione del territorio nazionale (colore verde chiaro nell’immagine) e pertanto l’argomento certamente interessa un considerevole numero di operatori nel settore.

Non ci soffermeremo sui contenuti strettamente tecnici e di dettaglio in ordine all’applicazione di calcolo, ma ci limiteremo ad esaminare più da vicino i casi entro cui è consentito applicare il metodo di verifica delle tensioni ammissibili e le relative problematiche.

Per una comodità di lettura riportiamo testualmente quella parte di norme o di circolari a riguardo:

- il punto 2.7 delle “Nuove Norme Tecniche per le Costruzioni» di cui al decreto ministeriale 14 gennaio 2008:
“2.7 VERIFICHE ALLE TENSIONI AMMISSIBILI

Relativamente 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 modalità costruttive 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”;

- e la Circolare del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti: CIRCOLARE 2 febbraio 2009, n. 617 Istruzioni per l’applicazione delle «Nuove norme tecniche per le costruzioni» di cui al decreto ministeriale 14 gennaio 2008:

“C2.7 VERIFICHE ALLE TENSIONI AMMISSIBILI

In generale le NTC impongono di adottare, per le verifiche, il metodo agli stati limite di cui al § 2.6; a tale imposizione sono ammesse alcune eccezioni finalizzate a consentire, nel caso di ridotta pericolosità sismica del sito e di costruzioni di minore importanza sia in termini di progettazione che in termini di destinazione d’uso, la tradizionale verifica alle tensioni ammissibili.

Fanno dunque eccezione all’imposizione citata le costruzioni di tipo 1 (VN _10 anni) e tipo 2 (50 anni __VN <100 anni) e Classe d’uso I e II, purché localizzate in siti ricadenti in Zona 4; per esse è ammesso il metodo di verifica alle tensioni ammissibili, da applicare utilizzando i riferimenti normativi riportati nelle NTC.

Per l’identificazione della zona sismica in cui ricade ciascun comune o porzione di esso, occorre fare riferimento alle disposizioni emanate ai sensi dell’art. 83, comma 3, del DPR 6.6.2001, n. 380”

Pratica Applicazione

Dalla lettura sia del contenuto § 2.7 delle NTC sopra riportate, sia della relativa circolare esplicativa, più in generale si ammette la possibilità di operare con il metodo delle tensioni ammissibili quando si verificano contemporaneamente le seguenti condizioni:

1) Opera di Tipo 1 oppure 2
2) Classe d’Uso I oppure II
3) Ricade in Zona sismica S4

Il § 2.7 stabilisce, inoltre, che per le verifiche con il metodo delle tensioni ammissibili occorrerà fare riferimento 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.

Ai fini pertanto dell’applicazione del metodo delle tensioni ammissibili va dichiarato nei documenti del progetto la Vita Nominale in anni delle opere e la Classe d’uso.

Tipi di costruzione

Relativamente al tipo di costruzione di cui al suddetto punto 1) si riporta quanto previsto dalle NCT:

Tabella 2.4.I – Vita nominale VN per diversi tipi di opere

1. Introduzione. In questo articolo sono esaminate le novità delle Norme Tecniche per le Costruzioni, NTC, (rispetto al D.M. del 14 Settembre 2005) approvate con D.M. del 14 Gennaio 2008, pubblicato sulla G.U. del 29 Febbraio 2008 ed in vigore dal 5 Marzo 2008.

In particolare verranno esaminate le responsabilità delle seguenti figure nel settore delle costruzioni in calcestruzzo: il Committente, il Progettista, il Direttore dei Lavori, il Collaudatore, il Laboratorio Ufficiale, l’Appaltatore ed il Produttore di calcestruzzo preconfezionato.

2. VITA NOMINALE E CLASSI D’USO DELLA STRUTTURA (PAR. 2.4.1 E 2.4.2 NTC)

Secondo le nuove NTC (paragrafo 2.4.1) il Committente ed il Progettista, di concerto, sotto la loro responsabilità nei riguardi della pubblica incolumità, debbono dichiarare nel progetto la vita utile nominale della struttura. La scelta di questa importante caratteristica – che rappresenta un significativo cambiamento rispetto alle precedenti norme di legge sulle costruzioni in c.a. – è facilitata dalla Tabella 2.4.I nel testo originale delle NTC unitamente alle indicazioni del paragrafo 2.4.2 sintetizzate nella seguente Tabella 1.

A parte le strutture provvisorie ed i componenti strutturali sostituibili di immediata interpretazione, le costruzioni vengono suddivise nelle due classi in base ai seguenti criteri:

- Classe d’uso I: edifici agricoli e costruzioni con presenza solo occasionale di persone.

- Classe d’uso II: include le normali costruzioni viarie o ferroviarie la cui eventuale interruzione non provoca situazioni di emergenza, le costruzioni per industrie con attività non pericolose, edifici e costruzioni con normali affollamenti, costruzioni senza funzioni pubbliche e sociali di rilevante importanza.

- Classe d’uso III: include costruzioni con affollamenti significativi in esercizio, reti ferroviarie e viarie le cui interruzioni possono provocare situazioni di emergenza, industrie con attività pericolosa per l’ambiente.

- Classe d’uso IV: Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla gestione della protezione civile in caso di calamità; industrie con attività particolarmente pericolose per l’ambiente; reti viarie, ponti e reti ferroviarie di importanza critica per il mantenimento delle vie di comunicazione, particolarmente dopo un evento sismico; dighe connesse al funzionamento di acquedotti e a impianti di produzione di energia elettrica; strutture di importanza strategica o pericolosità eccezionale (ad es. il MOSE a Venezia o il Ponte sullo Stretto di Messina o depositi per rifiuti radioattivi).

Le NTC, pertanto, non escludono che in casi straordinari possano essere previste costruzioni con una vita utile maggiore di 100 anni, purché si valutino le azioni con appositi studi considerando periodi di riferimento (Vr) ai fini delle verifiche sismiche riportati in Tabella 1 (Tab.2.4.II delle NTC).

Se il Committente è una pubblica amministrazione, un ente pubblico o un’industria non avrà certo problemi nell’indicare al Progettista con quale Classe di costruzione debba essere identificata la struttura in corso di progettazione. Se il Committente è, invece, un privato o un’azienda non esperta nel settore delle costruzioni, si deve intendere che sia il Progettista ad intervistare il Committente per interpretarne la volontà circa la vita attesa di servizio in base alle esigenze espresse sull’attività destinata a queste costruzioni.

In ogni caso, alla scadenza della vita utile di servizio dichiarata in progetto valutata a partire dalla fine della costruzione ovvero dalla data del collaudo statico, la struttura dovrà essere sottoposta ad una nuova valutazione della sicurezza così come descritto dettagliatamente nel cap. 8 delle NTC “Costruzioni esistenti”.

Si può notare come da una parte sia fatto obbligo di dichiarare nel progetto l’appartenenza ad una Classe e ad un Livello di sicurezza, mentre dall’altra è lasciato alla libera responsabilità del Progettista la interpretazione sulla scelta di suddette caratteristiche.

3. VERIFICHE DI SICUREZZA E FUNZIONALITA’ (STATI LIMITI ULTIMI E DI ESERCIZIO) E DI ROBUSTEZZA E SCELTA DEI MODELLI DI CALCOLO

Nel Capitolo 2 delle NTC sono descritte le strutture e gli elementi strutturali che devono essere progettati, eseguiti, collaudati e soggetti a manutenzione ordinaria affinché la loro sicurezza e la prevista funzionalità siano garantite nei confronti dell’insieme degli stati limite ed eventuali azioni eccezionali verosimili che si possano manifestare durante le vita nominale della struttura (punto 2.1 e 2.3 NTC) in funzione dell’uso e del tipo della struttura nonché delle conseguenze del danno o del collasso con riguardo a persone, beni e possibili turbative sociali. Le verifiche delle strutture andranno eseguite con il metodo degli stati limiti cosi’ come definiti ai paragr. 2.2 e 4.1.2. E’ ammessa ancora la verifica con il metodo semplificato alle tensioni ammissibili solo per edifici in classe d’uso 1 o 2 ricadenti in zona sismica 4 (§2.7) e di geometria semplice (§4.5.6.4).

In particolare, si definisce uno stato limite ultimo (§ 2.2.1 e 4.1.2.1 NTC) lo stato al superamento del quale si abbia collasso strutturale, perdita di equilibrio o comunque dissesti irreversibili con gravi conseguenze. Correlato alle verifiche agli stati limite Ultimi è anche la valutazione della sicurezza della struttura (punto 2.3 NTC).

La scelta di una determinata vita nominale e classe d’uso con un definito livello di sicurezza, comporterà da parte del progettista l’adozione diverse combinazioni (fondamentale, frequente, rara, ecc.) con diversi coefficienti sicurezza e diversi periodi di ritorno delle azioni di calcolo nelle verifiche degli Stati Limite Ultimi.

Si definisce invece stato limite di esercizio (§ 2.2.2. e 4.1.2.2 NTC) lo stato al superamento del quale corrisponde la perdita di una particolare funzionalità che condiziona o limita la prestazione di progetto dell’opera. Ancora una volta il Progettista di concerto con il Committente deve definire gli stati limite di esercizio al superamento del quale corrisponde la perdita di un particolare requisito ritenuti indispensabile per la funzionalità e la durabilità dell’opera (es. formazione di fessure nel calcestruzzo di apertura superiore ad un prefissato valore oppure deformazioni eccessive per l’efficienza della struttura).

Le NTC introducono, inoltre, il concetto di Robustezza (paragr. 2.1 NTC) intendendo con essa la capacità della struttura di sopportare danneggiamenti locali provocati da singoli eventi eccezionali (es, urto, scoppio, incendio per i quali vengono suggeriti al cap. 3 delle NTC dei modelli non probabilistici) senza subire un collasso totale ovvero con un degrado di prestazioni non sproporzionato alla causa che lo a provocato. Un esempio di scarsa robustezza può essere rappresentato dalle Torri Gemelle di New York che nel 2001 subirono un collasso di tutte le strutture ancorché esposte ad un evento straordinario ma non impossibile da prevedere quale l’impatto di un aereo in una localizzata parte della struttura.

E’ responsabilità del progettista individuare i possibili scenari prevedibili, la eventuale concomitanza con altre azioni variabili, la scelta degli strumenti per garantire la robustezza ad esempio aumentando l’iperstaticità e la duttilità della struttura, compartimentando la struttura oppure prevedendo delle barriere alle azioni a protezione della struttura. Ovviamente è sempre responsabilità del progettista effettuare la verifica strutturale a tali azioni.

Per ogni stato limite da verificare, il progetto richiede che vengano preliminarmente fissati dei modelli che schematizzino le azioni, la geometria degli elementi costruttivi, i materiali ed i terreni nonché dei modelli di calcolo per la trasformazione delle azioni (F) in sollecitazioni (E, effetti delle azioni) e per le trasformazione delle proprietà dei materiali in capacità portanti della struttura (R, resistenza). Il Progettista ed il Committente di concerto sono liberi di adottare i modelli suggeriti dalle NTC nei cap. da 3 a 6, ovvero altri modelli ricavabili da altre normative o da consolidata letteratura tecnica purché si dimostri che vengano rispettati i livelli di sicurezza e di prestazioni attese definiti nelle NTC.

Ancora una volta si deve intendere che se il Committente è un privato o un’azienda non esperta nel settore delle costruzioni, dovrà essere il Progettista ad intervistare il Committente per interpretarne la volontà circa le prestazioni attese dalla struttura.

Ovviamente, la responsabilità delle verifiche agli stati limiti (paragr. 2.2.3, 2.5.3, 2.6.2, 4.1.2.1 e 4.1.2.2 delle NTC) con i modelli definiti in fase di progetto è poi tutta del progettista. In particolare il progettista dovrà effettuare suddette verifiche agli stati limite sia in fase di progetto sulla base delle caratteristiche meccaniche dei materiali presunte da dati di letteratura, sulle ipotesi delle varie fasi costruttive e sulla caratterizzazione del terreno mediante indagini preliminarisia in fase di esecuzione e collaudo sulla base delle caratteristiche meccaniche dei materiali e dei terreni misurate durante la realizzazione dell’opera.

4. DURABILITA’ DELLE STRUTTURE IN CALCESTRUZZO

E’ questo un altro aspetto molto innovativo, se non addirittura rivoluzionario delle NTC (paragrafo 11.2.11 NTC), che coinvolge direttamente il Progettista nel fissare le caratteristiche del calcestruzzo da impiegare (composizione e resistenza meccanica), lo spessore del copriferro e le regole di maturazione, per garantire la durabilità delle strutture per la vita attesa di servizio da lui stesso individuata di concerto con il committente.

Come al solito, queste Norme Tecniche per le Costruzioni mentre impongono al Progettista di stabilire i criteri di durabilità in base anche al sito dove sorgerà l’opera (classe di esposizione) ed alle condizioni di impiego, sono molto permissive nella scelta delle norme tecniche per controllare le specifiche di durabilità. Per esempio il Progettista può fare utile riferimento alle norme UNI EN 206-1 ed UNI 11104 per individuare la classe di resistenza capace di garantire la durabilità in funzione della classe di esposizione ambientale. Oppure può determinare la impermeabilità del calcestruzzo all’acqua adottando la norma UNI EN 12390-8 come criterio aggiuntivo per valutare la durabilità.

Come specificato al paragrafo 12 delle NTC, il Progettista può anche far riferimento alla letteratura tecnica consolidata o ad altre normative (per esempio Eurocodici strutturali CEN, Norme UNI EN armonizzate, Istruzioni del Cons. Sup. dei LL.PP. o del CNR, Linee guida del Servizio Tecnico Centrale (STC) del Ministero LL.PP., altri codici internazionali quali quelli dell’ ACI, American Concrete Institute o dell’ASCE, American Society of Civil Engineering) per la garanzia della durabilità delle struttura purché ne faccia esplicita menzione nel progetto.

5. SPECIFICHE DEL CALCESTRUZZO E CLASSI DI RESISTENZA

Nei paragrafi 4.l e 11.2.1 le NTC precisano che il Progettista (o il Direttore tecnico di stabilimento per elementi prefabbricati in serie) deve indicare la resistenza convenzionale a compressione caratteristica misurata su provini cubici (R_ck) nonché altre indicazioni sulla composizione del calcestruzzo in funzione delle classi di esposizione e del requisito di durabilità delle opere. Oltre alla resistenza a compressione caratteristica (riferita a provini cubici maturati a 20°C per 28 giorni), il Progettista potrà indicare anche altri tempi di maturazione a cui riferire la resistenza cubica (ad es. la Rc necessaria al momento della precompressione di un elemento in c.a.p.).

Un’interessante novità di queste Norme Tecniche per le Costruzioni in calcestruzzo (Tabella 4.1.II NTC) riguarda l’incremento della resistenza meccanica a compressione (R_ck) consentita per le costruzioni in c.a. e/o c.a.p., rispetto al precedente D.M. del Gennaio 1996. Nella Tabella 2 vengono mostrate le quattro classi di resistenza in funzione della tipologia di costruzioni.

Le novità rispetto alla precedente normativa nazionale consiste nella possibilità che il Progettista specifichi calcestruzzi ad alta classe di resistenza (con R_ck fino a 85 N/mm²) purché prima dell’inizio dei lavori si verifichino, con prove di prequalifica, tutte le grandezze fisico-meccaniche che influenzano la resistenza e la durabilità.

6. REGOLE PER L’ESECUZIONE DEL PROGETTO

Un altro compito importante affidato al Progettista (paragrafo 4.1.7 – 11.2.1 NTC) riguarda le regole esecutive (cautele da adottare per gli impasti, posa in opera, maturazione dei getti e disarmo degli elementi strutturali). Queste regole debbono essere descritte nel progetto tenendo conto della particolarità dell’opera, del clima e della tecnologia costruttiva.

Come è consuetudine di queste NTC, mentre viene fatto esplicito obbligo di descrivere nel progetto queste regole esecutive, si lascia alla libertà del progettista la possibilità di far riferimento a norme nazionali o internazionali per i dettagli esecutivi: nel caso specifico il Progettista potrà fare utile riferimento alla norma UNI EN 13670-1 “Esecuzione di strutture in calcestruzzo – Requisiti comuni”. Ciò non esclude tuttavia che il Progettista possa far riferimento a raccomandazioni estere collaudate come per esempio quelle dell’American Concrete Institute.

7. CONTROLLO SUI MATERIALI PER IL CONFEZIONAMENTO C.A. E C.A.P.

Una importante novità (paragr. 11.1 NTC) relativamente ai controlli su materiali e prodotti utilizzati è che il Servizio Tecnico Centrale attiverà un sistema di vigilanza presso i cantieri ed i luoghi di lavorazione per verificare la corretta applicazione delle disposizioni descritte al cap. 11 delle NTC.

7.1 Il controllo della qualità dei componenti il conglomerato cementizio (paragrafo 11.2.9 NTC)

E’ responsabilità del produttore delle materie prime distribuire materiali o prodotti che siano conformi alle specifiche tecniche europee e/o nazionali in vigore. Nei casi in cui sia prevista la marcatura CE (es. Cementi, Aggregati, Additivi) la relativa attestazione deve essere consegnata alla Direzione Lavori. Anche se non espressamente richiamato dalle NTC, per i prodotti soggetti a obbligo di marcatura CE secondo norme europee armonizzate, tale obbligo deve essere rispettato e, in caso di contrasto con alcune parti delle NTC, i requisiti previsti dalla marcatura CE risulteranno prevalenti su quelli delle NTC (paragr. 11.1 NTC). Il Direttore lavori potrà comunque eseguire i controlli di accettazione sulle caratteristiche indicate in Tab. 11.2.IV delle NTC. Si segnala come novità lapossibilità di utilizzare anche aggregati provenienti da processo di riciclo conformi alla UNI EN 12620, nelle quantità percentuali massime indicate dalla stessa NTC in Tabella 11.2.IV. Il loro utilizzo è consentito purché sia certificata la conformità alla UNI EN 12620 con controlli di produzione giornalieri e ogni 100 ton, e comunque a condizione che la miscela di conglomerato cementizio venga preliminarmente qualificata e documentata attraverso idonee prove di laboratorio. Si segnala a tale proposito che con la Circolare del 15 luglio 2005, n. 5205 il Ministero dell’Ambiente ha reso note le disposizioni per attuare nel settore edile, stradale e ambientale il D.M. 203/2003, cioè il Decreto che impone alle Pubbliche Amministrazione di soddisfare il proprio fabbisogno annuale di manufatti e beni con una quota non inferiore al 30% di prodotti ottenuti da materiale riciclato i quali devono essere inseriti in sede di formulazione dei capitolati d’appalto delle opere pubbliche.

7.2 Il controllo della qualità del calcestruzzo (paragrafi da 11.2.2 a 11.2.7 NTC)

Secondo le nuove NTC (paragrafo 11.2.2) il controllo della qualità del calcestruzzo si articola in tre fasi:

- Valutazione preliminare della resistenza (paragr. 11.2.3 NTC) da eseguire prima dell’inizio dei lavori a cura dell’Appaltatore, sotto il controllo del Direttore dei Lavori, per identificare la composizione della miscela conforme alla R_ck del progetto; l’Appaltatore rimane responsabile anche in caso in cui le prove di prequalifica siano delegate a terzi e che il materiale sia fornito da un produttore di calcestruzzo preconfezionato. A tale proposito le NTC riservano uno specifico paragrafo (11.2.8) proprio alle prescrizioni relative al calcestruzzo confezionato con processo industrializzato (altrimenti detto preconfezionato). Gli impianti di produzione di calcestruzzo preconfezionato dovranno possedere un sistema di controllo di produzione di fabbrica (in aggiunta o in integrazione al tradizionale sistema di gestione di qualità aziendale secondo UNI EN 9001) conforme alle Linee Guida del calcestruzzo strutturale del Min. dei LL.PP. e certificato da un terzo organismo indipendente accreditato secondo procedure analoghe a quelle attualmente adottate per la marcatura CE di altri prodotti da costruzione con sistema di attestazione 2+ . Prima dell’inizio della fornitura il Direttore dei Lavori dovrà acquisire copia della certificazione del controllo di processo produttivo. Successivamente il Direttore dei Lavori è tenuto a verificare che ogni fornitura in cantiere di calcestruzzo preconfezionato sia accompagnato da documentiche indichino gli estremi della certificazione di controllo di produzione in fabbrica e a rifiutare le eventuali forniture non conformi. Il DL dovrà comunque poi eseguire le prove di accettazione.

- Controllo di accettazione (paragr. 11.2.5 delle NTC) da effettuare a cura del Direttore dei Lavori in corso d’opera al momento del getto del componente strutturale per verificare la cosiddetta; il Direttore dei Lavori (o un suo tecnico di fiducia) deve procedere al prelievo dei campioni indicando in appositoverbale (novità rispetto al precedente DM del ‘96) la data del prelievo, la posizione e le date di getto delle strutture interessate da ciascun prelievo, le sigle identificative dei provini e le rispettive resistenza caratteristiche di progetto. Il Direttori dei Lavori deve poi sottoscrivere la domanda di prove (pena la non validità del certificato) presso un Laboratorio Ufficiale riconosciuto dal Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti secondo art. 59 DPR n° 380/2001 (punto 11.2.5.3 NTC), facendo nella esplicito riferimento ai dati riportati nel verbale di prelievo che poi dovranno comparire anche nel certificato di prova. Le prove di resistenza meccanica dovranno essere effettuate secondo le norme UNI EN 121390-1 e UNI EN 12390-2 per la stagionatura dei provini e secondo la UNI EN 12390-3 e 4 per la determinazione della resistenza meccanica, adottando i controlli di tipo A (punto 11.1.5.1 NTC) o B* (punto 11.2.5.2 NTC) per il calcolo della resistenza caratteristica. Nel caso di produzione di elementi prefabbricati la figura del Direttore Lavori è sostituita in questa fase dal Direttore tecnico di Stabilimento. In caso di esito negativo dei controlli di accettazione il DL deve procedere con una verifica della struttura in opera come descritto al paragr. 11.2.6 delle NTC relativo ai controlli sul calcestruzzo messo in opera.

*Rispetto al precedente DM del 96 il controllo di tipo B è diventato “obbligatorio” e non più “possibile” per le costruzioni con più di 1500m³.

- Prove complementari (parag. 11.2.7 delle NTC) possono essere richieste dal Direttore dei Lavori a eventuale completamento delle prove di accettazione per stimare la resistenza in particolari fasi della costruzione (diverse dai 28gg) o in particolari condizioni di utilizzo (temperature molto diverse da 20°C).

Nel caso di elementi prefabbricati in serie (controllata o qualificata) le figure del Progettista e del Direttore lavori sono sostituite fino alla fase di consegna a pié d’opera dal Progettista e dal Direttore tecnico di produzione secondo le responsabilità e attività descritte in dettaglio ai paragrafi 4.1.10.3 e 11.8 elle NTC. E’ poi responsabilità del Direttore Lavori dell’opera verificare la conformità di tutti i documenti che il prefabbricatore deve obbligatoriamente consegnare: attestato di qualificazione del servizio tecnico centrale, certificazione d’origine del prodotto, estratto del registro di produzione, certificati di prova del laboratorio ufficiale, istruzioni per il trasporto e montaggio, elaborati firmati con istruzioni per il corretto impiego e manutenzione dei manufatti (paragr. 11.8.5 NTC).

7.3 Controllo della resistenza del calcestruzzo delle struttura (paragrafo 11.2.6 NTC)

Nel caso in cui le resistenze meccaniche dei prelievi eseguiti in corso d’opera (resistenza potenziale) non soddisfino i criteri di accettazione per la R_ck prevista in progetto, oppure nel caso in cui sorgano dubbi sulla qualità del calcestruzzo rispetto alle prove di prequalifica oppure sulla validità stessa dei controlli di accettazione qualità del calcestruzzo delle strutture il Direttore Lavori o il Collaudatore devono procedere alla valutazione della resistenza del calcestruzzo in opera (resistenza strutturale) attraverso prove non distruttive (per esempio mediante sclerometria, misura della velocità delle onde ultrasoniche o estrazione di tasselli post inseriti secondo UNI EN 12504-1, 2 e 3) o distruttive consistenti dell’estrazione dalla struttura di provini cilindrici noti come “carote” . Per tali valutazioni, le NTC indicano anche come documento di riferimento le “Linee guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale e per la valutazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo indurito mediante prove non distruttive” emanate dal STC (paragr. 11.2.6 delle NTC).

Nel caso di esecuzione di misure di resistenza a compressione su carote (f_{c strutt}), la norma UNI EN 12504-2 (prelievo esame e prove di compressione su carote) e la UNI EN 13 791 (valutazione della resistenza a compressione su calcestruzzo messo in opera) raccomandano di eseguire carote con altezza(h)/diametro(d)=1 nel caso in cui il risultato voglia essere confrontato direttamente con un cubo di lato h, ovvero carote con h/d=2 qualora si debba far riferimento a provini cilindrici di uguali dimensioni. Diversamente, nel caso si utilizzi una carota con h/d =2, per tener conto della diversa geometria (cilindrica nella carota e cubica nei provini di accettazione), la corrispondente resistenza cubica (R_c) su cubo di lato pari ad h andrà calcolata mediante l’equazione [1.1] riportata al punto 11.2.10.1 delle NTC ripresa dalle Linee Guida sul calcestruzzo strutturale:

R_ck =f_ck/ 0.83 [1.1]

A causa del differente grado di compattazione e della diversa stagionatura del calcestruzzo in opera rispetto a quelli realizzabili per un provino, il valor medio della resistenza del calcestruzzo in opera (definita come resistenza strutturale) è in genere inferiore al valor medio della resistenza dei prelievi in fase di getto maturati in condizioni di laboratorio (definita come resistenza potenziale). È accettabile un valore medio della resistenza strutturale, misurata con tecniche opportune (distruttive e non distruttive) e debitamente trasformata in resistenza cilindrica o cubica, non inferiore all’85% del valore medio definito in fase di progetto (paragr. 11.2.6 NTC).

R_{cm strutt} ≥ 0.85 R_{cm prog.} [1.2]

A tale proposito, l’ultima versione delle NTC contiene ancora delle incertezze che, almeno in parte, sembra verranno chiarite nella circolare esplicativa di imminente pubblicazione:

1) Nel testo delle NTC non viene esplicitamente indicato il numero minimo di carote o di equivalenti prove non distruttive da effettuare nella zona della struttura oggetto di indagine per ricavare un valore di resistenza meccanica a compressione rappresentativo. Nella circolare esplicativa, riprendendo quando indicato al punto 10.3 delle “Linee guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale e per la valutazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo indurito mediante prove non distruttive”, si parla di almeno 3 carote per ricavare un semplice valor medio (f_{cm opera}). Nel caso si voglia calcolare anche un valore caratteristico in opera, le Linee Guida riprendono quanto indicato nella UNI EN 13791:2008 “Valutazione della resistenza a compressione in sito nelle strutture e nei componenti prefabbricati di calcestruzzo” e cioè:

Se il numero di carote è maggiore o eguale a 15, la resistenza caratteristica in opera f_{ck opera} è il valore inferiore tra:

f_{ck opera} = f_{cm opera} -1,48s (con s= scarto quadratico medio)
f_{ck opera} = = f_{cmin opera} + 4

Se il la numerosità è compresa tra 4 e 14, la resistenza caratteristica f_{ck opera} è il valore inferiore tra:

f_{ck opera} = f_{cm opera} –k
f_{ck opera} = f_{cmin opera} + 4
con k pari a:
5 per n° di carote da 10 a 14
6 per n° di carote da 7 a 9
7 per n° di carote da 3 a 6

2) L’unico riferimento rintracciabile nelle NTC relativamente alla resistenza media di progetto necessaria per il confronto dell’equazione [1.2] è al punto 11.2.10.1. delle NTC dove, riferendosi a provini cilindrici, si parla di f_{cm prog} = f_{ck prog.}+ 8 N/mm² (mutuato dall’Eurocodice 2). Pertanto, utilizzando la correlazione di cui in [1.1], si ottiene R_{cm prog} = R_{ck prog.}+ 9,64 N/mm².
Se così è, si può facilmente dimostrare con un esempio che, in alcuni casi, la resistenza media richiesta alla struttura diviene per assurdo uguale o superiore a quella dei provini dello stesso calcestruzzo prelevati per i controlli di accettazione.

Esempio:
Sia in fase di progetto R_{ck prog.}=30 N/mm² e quindi R_{cm prog}=30+9,64≈40 N/mm²;
In fase di controllo di accettazione, per i provini prelevati al momento del getto (“resistenza potenziale” ) dovrà essere:
R_{cm pot} > 30+3,5=33,5 N/mm² se si adotta un controllo di tipo A, oppure
R_{cm pot} > 30+1,4*s N/mm² se si adotta un controllo di tipo B, ad es. per s=4 si avrà R_{cm pot} > 35,6N/mm²

La resistenza media in opera determinata mediante la rottura di carote con h/d=1 (f_{cm strut} h/d=1) è accettabile, invece, se raggiunge il valore di 0,85*40= 34 N/mm², che per assurdo è maggiore di quella richiesta ai provini compattati a rifiuto e stagionati in condizioni standard nel caso di controllo di tipo A o comunque di poco inferiore (circa il 5%) a quanto previsto per i provini nel caso di controllo di tipo B.

Tutto ciò è in contrasto con quanto detto nello stesso paragrafo 11.2.6 delle NTC: “…Il valor medio della resistenza del calcestruzzo in opera (definita come resistenza strutturale) è in genere inferiore al valor medio della resistenza dei prelievi in fase di getto maturati in condizioni di laboratorio….”.

Più corretta sembra allora l’indicazione riportata nella UNI EN 13791:2008, e ripresa anche nella prossima circolare esplicativa, di confrontare l’R_ck ricavata dalle carote con l’85% della R_ck di progetto.

Al di là delle incertezze sopra illustrate, rimane il fatto che, nel caso in cui la resistenza della struttura (media o caratteristica) risulti inferiore all’85% di quella di progetto (media o caratteristica), possono sorgere problemi circa la responsabilità di questa non conformità al dato progettuale. Le possibili situazioni possono essere così riassunte:

- se la R_cm misurata attraverso il controllo di accettazione su provini cubici risulta maggiore o eguale al valore di progetto deve ovviamente escludersi che la qualità del materiale sia la causa della non conformità del calcestruzzo in opera; conseguentemente, in caso di fornitura del conglomerato cementizio da parte di terzi (preconfezionatore) questi non sono responsabili della eventuale non conformità; in questo caso solo l’Appaltatore può essere coinvolto come responsabile della non conformità dovendosi attribuire questa ad una non corretta messa in opera o inadeguata stagionatura;

- se la R_cm misurata attraverso il controllo di accettazione, risulta inferiore a quella di progetto, il fornitore di calcestruzzo viene coinvolto nella non conformità e conseguentemente nelle eventuali operazioni di consolidamento o anche di demolizione e rifacimento stabilite dal Direttore dei Lavori. Se nonostante la Rcm dei provini risulti inferiore al valore di progetto, ma la fcm strutt (h/d=1) risulta maggiore di 0.85 Rcm prog, il Direttore dei Lavori può non eseguire alcun consolidamento; occorre tuttavia stabilire la dequalificazione commerciale della fornitura di calcestruzzo.

Nella successive Tabelle 1 e 2 si riportano alcuni esempi di non conformità rilevabili dai controlli di accettazione e/o dai controlli in opera.

Tra le novità relative alle altre proprietà fisico-meccaniche (paragr. 11.2.10.2 e 11.2.10.3 NTC) stimabili, in assenza di diretta sperimentazione secondo le procedure normalizzate in vigore, mediante formule sperimentali si segnalano le seguenti variazioni rispetto al precedente DM del ’96:

- Resistenza a trazione diretta:
per classi di resistenza < C50/60: f_ctm (N/mm²)= 0.30 ³√f_ck² =0,26 ³√R_ck² anziché 0.27 3√R_ck²
per classi di resistenza > C50/60: f_ctm (N/mm²)= 2.12 ln [1+f_cm/10]

- Modulo elastico statico secante E_c (N/mm²)= 22000 [f_cm/10]^_0.3 = 20803 [R_cm/10]^_0.3 anziché 5700√R_ck

- Ritiro igrometrico e deformazione viscosa calcolati con le nuove formule riportate ai punti 11.2.10.6 e 11.2.10.7 molto simili a quelle presenti nell’Eurocodice. 2 UNI ENV 1992-1-1

7.4 Il controllo della qualità dell’acciaio per c.a. (paragrafo 11.3.2 NTC) e c.a.p. (paragrafo 11.3.3 NTC)

Secondo le nuove NTC il controllo della qualità dell’ acciaio per c.a. e c.a p. si articola in tre fasi:

- Controllo di produzione di fabbrica e relativa procedura di qualifica, da parte del Servizio Tecnico Centrale (paragr. NTC 11.3.1 in generale, 11.3.2.1 per c.a, 11.3.3.5.2 per c.a.p.). In questa fase le prove di qualifica sono condotte sia internamente all’impianto di produzione sotto il controllo di una laboratorio ufficiale, sia presso il laboratorio ufficiale stesso e sono soggette ad una procedura di qualificazione con revisione semestrale da parte del Servizio Tecnico Centrale. La qualifica comporta l’emissione di un attestato di qualificazione in cui vengono dichiarati i valori caratteristici dei vari requisiti geometrici e prestazionali richiesti dalle NTC per le diverse tipologie di prodotto (paragr. NTC da 11.3.2.1 a 11.3.2.5 per c.a., 11.3.3.2 e 11.3.3.5.2 per c.a.p.). A tal proposito la principale variazione rispetto al precedente DM è costituita dalla nuova classificazione e definizione dei limiti di accettazione per gli acciai da c.a. (solo acciaio a.m. nei 2 tipi B450C e B450A). Ad ogni fornitura, identificata dal N° del documento di trasporto, il Ricevente (Direttore di stabilimento di un impianto di prefabbricazione o il Responsabile di un Centro di trasformazione o assemblaggio o il Direttore Lavori per forniture direttamente in cantiere) prima della messa in opera dovrà verificare suddetta documentazione di qualifica.

- Controllo di accettazione da effettuare, entro 30 gg dalla data di consegna del materiale, a cura del Direttore di Stabilimento nel caso di forniture ad un impianto di prefabbricazione (paragr. 1.3.3.5.4 NTC) o del Responsabile di un Centro di trasformazione o assemblaggio (paragr. NTC 11.3.2.6, e 11.3.2.10.3 per c.a. e 11.3.3.5.3 per c.a.p. ) o del Direttore Lavori per forniture direttamente in cantiere (paragr. NTC 11.3.2.10.4 per c.a. e 11.2.3.5.4 per c.a.p.) presso unLaboratorio Ufficiale. Le modalità di richiesta prova ed emissione dei certificati da parte del laboratorio ufficiale sono identiche a quelle già descritte per il calcestruzzo. Nel caso di certificazione effettuata dall’impianto di prefabbricazione o da un centro di trasformazione, questi saranno tenuti a fornire al Direttore dei Lavori dell’opera i certificati delle prove eseguite, copia della propria obbligatoria certificazione qualità, copia della autorizzazione alla propria produzione da parte del Servizio Tecnico Centrale nonché eventuale marcatura aggiuntiva che identifichi anche il centro di trasformazione.

Nel caso di armatura per c.a. (paragr. NTC 11.3.2.10.3), come nel vecchio DM, per ogni fornitura dovranno essere prelevati 3 spezzoni marcati di uno stesso diametro scelto all’interno di un gruppo di diametri di produzione omogenea. La novità è che i valori minimi ottenuti dalle prove di resistenza ed allungamento dovranno superare i valori limite riportati nelle NTC nella tabella del paragrafo 11.2.2.10.3 che si ammettono inferiori a quelli caratteristici richiesti dalle stesse NTC per le verifiche in produzione (analogamente a come la Rc in sito deve essere > 0.85 R_ck). Nel caso di esito negativo si dovrà procedere con ulteriori prove su 10 provini i cui risultati medi dovranno in questo caso superare i valori caratteristici.

Nel caso di armatura per c.a.p. (paragr. NTC 11.3.3.5.3 e 11.3.3.5.4) dovranno essere prelevati 3 saggi (nel vecchio DM erano 10) da ogni fornitura di massimo 90t (30 t nel caso di lotto di spedizione diretta in cantiere). I corrispondenti valori medi di f_pt, f_py, f_p(1) e f_p(0.1) (e non più f_p(0.2) del DM ‘96) non dovranno risultare inferiori a quelli caratteristici garantiti dal produttore. Nel caso di esito negativo si dovrà procedere con prove supplementari su almeno 10 saggi con limiti di accettazione più severi.

Prove complementari (paragr. NTC 11.3.2.6, 11.3.2.10.3, 1.3.3.5.4) possono essere richieste dal Direttore Lavori in aggiunta a quelle già eseguite dal centro di trasformazione o dall’impianto di prefabbricazione nel caso di fornitura indiretta.

8. COMPITI DEL COLLAUDATORE

Nel paragrafo 4.1.10 e nel Capitolo 9 sono descritte le responsabilità del Collaudatore. Egli è addetto al controllo dei documenti attestanti il possesso delle necessarie autorizzazioni, la denuncia di inizio lavori, eventuali variazioni in corso d’opera nonché alla verifica della relazione del DL a fine lavori.

Il Collaudatore deve esaminare il progetto dell’opera ed in particolare i livelli di sicurezza e di durabilità adottati in relazione alla vita utile di progetto dichiarata, i modelli geologico, dei materiali, delle azioni e di calcolo adottati, nonché le verifiche numeriche condotte nei calcoli strutturali dal progettista ed i piani di manutenzione previsti. Nelle varie fasi costruttive dell’opera e degli elementi strutturali principali, sia costruiti in opera che prefabbricati, il Collaudatoredeve ispezionare l’opera alla presenza del Direttore dei Lavori e dell’Appaltatore confrontando il progetto con la costruzione realizzata. Egli deve controllare le certificazioni dei controlli di accettazione su materiali e prodotti, i risultati delle indagini geotecniche, eventuali prove aggiuntive richieste dal DL, il registro delle non conformità curandosi che ognuna di queste ultime sia stata risolta. In caso contrario, o comunque in caso di dubbio sulla sicurezza o sulla durabilità dell’opera, il collaudatore potrà richiedere di effettuare tutti quegli accertamenti, studi, indagini supplementari (es. prove di carico, prove in sito, monitoraggio della struttura) che lo convincano sulla sicurezza, durabilità e collaudabilità della struttura.

Il Collaudatore può predisporre un programma di prove di carico da sottoporre all’accettazione del Progettista, del Direttore Lavori e del Costruttore. Le prove di carico, della cui attuazione è responsabile il Direttore Lavori, dovranno essere condotte con azioni pari ai valori massimi di progetto solo quando i materiali abbiano raggiunto le resistenze attese e la struttura la configurazione finale. Il Collaudatore deve successivamente esaminare i risultati di suddette prove di collaudo. Il giudizio sull’esito delle prove è completa responsabilità del Collaudatore.

9. CONCLUSIONI

Nelle nuove Norme Tecniche per le Costruzioni emanate con D.M. del 14.01.2008 ci sono molte e significative novità circa le responsabilità attribuite ai vari attori nel campo delle costruzioni in calcestruzzo.

Le più importanti e le più innovative riguardano gli obblighi del Progettista che, oltre al calcolo strutturale degli elementi, deve dare indicazioni sulla posa in opera,sulla stagionatura e sulle caratteristiche del calcestruzzo; in particolare, deve indicare il valore della R_ck che tenga conto anche della durabilità della struttura in relazione all’ambiente dove sorge l’opera e la vita di servizio precisata nel progetto.

Accanto a questi obblighi le Norme Tecniche per le Costruzioni lasciano al Progettista la responsabilità di scegliere se far riferimento anche ad altra letteratura tecnica consolidata o ad altre normative internazionali.

Insomma le nuove NTC dichiarano chi deve fare che cosa, ma lasciano aperta la scelta sul come fare, ovvero sostituiscono una impostazione essenzialmenteprestazionale a quella prevalentemente prescrittiva delle precedenti normative.

Fonte enco-journal.com autori S.Collepardi, F. Simonelli e R. Troli. Epoca redazione Articolo 2008.

Il tutto ebbe inizio nel 2004, quando un’Amministrazione Pubblica in provincia di Roma ci chiamò dimostrandoci l’interesse a condurre una campagna ricognitiva sugli istituti scolastici di propria competenza. Pochi mesi dopo i primi incontri iniziò la campagna diagnostica su tre edifici scolastici, situati sulla stessa altura, ma diversi per funzione, età di costruzione e caratteristiche costruttive. L’intento della campagna era quello di rilevare eventuali anomalie strutturali e/o carenze impiantistiche in modo tale da restituire al Comune un quadro generale di “salute” dei suoi fabbricati.

2. DESCRIZIONE DELL’EDIFICIO E DEL PROGETTO DI ADEGUAMENTO

In particolare uno dei tre edifici analizzati evidenziò già durante i primi sopralluoghi la necessità di approfondire le indagini strutturali. Il fabbricato in questione è costituito da due piani che solo in parte sono fuori terra perchè esso è stato eretto su un pendio (Fig. 1). L’edificio si basa su una struttura intelaia in cemento armato che essendo stato costruita negli anni ’80 risponde alle più comuni regole costruttive anti-sismiche (travi fuori spessore di solaio, ordite nelle due direzioni principali, solai in latero-cemento con soletta integrativa, cordoli perimetrali). Tuttavia la qualità del calcestruzzo gettato era scadente. Inoltre, pur essendo recente la costruzione, la ricerca dei documenti progettuali a disposizione dell’amministrazione e del genio civile non ha dato buoni risultati rendendo quindi necessario anche un dettagliato rilievo strutturale.

In seguito all’entrata in vigore dell’Ordinanza 3274 e le sue successive modifiche si sono eseguite le indagini sulla struttura al fine di raggiungere un Livello di Conoscenza 2 [1]. In particolare si sono portate a termine prove di compressione su carote di diametro 80 mm, battute sclerometriche, prove di estrazione di tasselli post-inseriti (pull-out) ed ultrasoniche per la determinazione della resistenza a compressione del calcestruzzo, risultata pari a 11 MPa.

In base al rilievo strutturale raccolto e le valutazioni sui materiali svolte si è potuto procedere al calcolo strutturale. Questo ha mostrato che la struttura non era verificata nei confronti delle azioni da normativa e quindi occorreva un adeguamento strutturale.
Si è scelto di eseguire un intervento di adeguamento sismico, rendendo così la struttura conforme alle verifiche per il grado di sismicità del sito, così come indicato in Normativa (zona sismica 2). L’intervento di adeguamento scelto doveva rispondere alle seguenti caratteristiche: semplicità esecutiva, basso impatto con le strutture e le finiture esistenti e costi competitivi. Alla luce di queste caratteristiche il progetto ha previsto il rinforzo delle travi con fibre in carbonio ed il rinforzo dei pilastri (gli elementi che risultavano più critici) con una camicia in calcestruzzo (40 mm) ad alte prestazioni rinforzato, con fibre di acciaio come suggerito da precedenti ricerche [2-6].

Il progetto è stato eseguito nel 2007, quindi rispettando le indicazioni del DM 2005 [7]. Per quando riguarda il rinforzo in calcestruzzo fibro-rinforzato si è fatto riferimento alle recenti linee CNR DT-204 [8].

3. DESCRIZIONE DELLE PROVE COMPLEMENTARI

Trattandosi di un intervento di adeguamento con tecniche innovative, il progetto è stato sottoposto alla valutazione del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, che ha richiesto alcune prove complementari al fine valutare l’efficacia della soluzione proposta (le prove sono state coordinate dal Prof. A. Meda e dal Prof. P.Riva e finanziate da Tecnochem Italiana S.p.A). In particolare è stata richiesta la realizzazione di un pilastro e di un nodo trave-pilastro con le stesse dimensioni degli elementi presenti nell’edificio, caricato in modo tale da avere le stesse massime sollecitazioni di progetto e rinforzato, come previsto, negli elaborati progettuali. Le prove avevano lo scopo, oltre che di valutare il buon funzionamento dal punto di vista strutturale, anche di dimostrare l’applicabilità tecnologica di un getto fibro-rinforzato di così ridotto spessore. Dopo la realizzazione degli elementi e del loro rinforzo, si è provveduto alle prove sperimentali, inizialmente applicando le azioni sollecitanti di progetto (così come richiesto dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici). Successivamente le prove sono proseguite portando gli elementi a collasso.

Si procede ora ad illustrare sinteticamente la prova eseguita sul pilastro (Fig. 2). Occorre ribadire che la scelta dell’intervento proposto è risultata vantaggiosa non solo dal punto di vista tecnologico e strutturale, ma anche di quello economico.

Al fine di soddisfare le richieste progettuali, è stato realizzato un pilastro di sezione 400×400 mm ed altezza 3.0 m (Fig. 2). L’armatura è in accordo con quanto rilevato durante le indagini eseguite sull’edificio. Una volta eseguito il getto del pilastro (Fig. 3), si è proceduto, dopo 14 giorni di maturazione, ad una idro-sabbiatura superficiale al fine di incrementare l’aderenza del successivo getto di rinforzo, rispettando le indicazioni di capitolato previste in progetto. Il pilastro è stato poi posizionato sul banco di prova (Fig. 4) ed è stato caricato applicando un’azione assiale pari a 170 kN, ossia l’azione dovuta ai soli carichi permanenti di progetto, utilizzando due martinetti idraulici (Fig. 4). In questo modo si è simulata la situazione reale nella quale il pilastro non è completamente “scarico” al momento dell’esecuzione del rinforzo.

Si è quindi provveduto al getto di rinforzo di 40 mm di spessore (Fig. 5) con calcestruzzo ad alte prestazioni fibro-rinforzato. Il calcestruzzo utilizzato è caratterizzato da una resistenza a compressione di 130 MPa e da una resistenza a trazione uni-assiale di 6 MPa [8].

Al fine di garantire il collegamento della camicia di rinforzo alla base del pilastro si è provveduto a formare uno scasso di 50 mm di spessore nel basamento di fondazione ed ad inserire nel primo tratto di 150 mm una rete di acciaio armonico Ø 2mm/20 mm/20 mm la cui efficacia è stata mostrata in altre ricerche [9].

Dopo sette giorni di maturazione è stata allestita la prova sperimentale. Il precarico iniziale è stato poi incrementato fino a 645 kN, valore dell’azione assiale corrispondente alla situazione di carico di progetto più critica. Successivamente è stata avviata la prova ciclica sottoponendo il campione di prova a cicli di carico orizzontale di ampiezza crescente, utilizzando un martinetto elettromeccanico, fissato alla parete di contrasto e collegato al pilastro con un sistema di snodi. L’azione orizzontale è stata applicata ad una quota pari a 2 m rispetto alla base superiore della fondazione del pilastro, in modo da avere la combinazione di taglio e di momento flettente al piede del pilastro prevista dal progetto.

Inizialmente è stata applicata un’azione orizzontale in grado di simulare le azioni massime di progetto (azione assiale N = 645 kN, momento flettente M = 144 kNm e taglio V = 72 kN). In questa fase sono stati eseguiti cinque cicli di carico orizzontale applicando quindi, ad azione assiale costante, il massimo momento flettente e il massimo taglio nelle due direzioni. Sotto queste azioni il pilastro non ha mostrato segni di apprezzabile danneggiamento e non si è avuta nessuna fessurazione nella camicia di rinforzo. A conferma, il comportamento dell’elemento strutturale è risultato di tipo elastico lineare.

La realizzazione di un pilastro alto 3 m trova giustificazione nella necessità di valutare la efficacia dell’intervento di rinforzo, non solo dal punto di vista del funzionamento strutturale, ma anche dal punto di vista della fattibilità.

Al fine di verificare le effettive potenzialità della tecnica di intervento, si è deciso di proseguire la prova applicando cicli di carico orizzontale di ampiezza crescente fino al collasso. I risultati della prova portata fino a collasso sono mostrati in Figura 6. Il pilastro è arrivato a collasso raggiungendo una duttilità superiore a quella richiesta dalla normativa per telai ad alta duttilità (d/dy ≈ q=5,85). In Figura 7 è mostrato il quadro fessurativo al termine della prova.

Anche una seconda prova, svolta per indagare il funzionamento del rinforzo di un nodo sia con le fibre in carbonio che con il ringrosso in calcestruzzo fibro-rinforzato, ha fornito risultati più che soddisfacenti. Sulla base dei risultati ottenuti nelle prove sperimentali, è stato possibile mettere in opera l’intervento progettato (Fig. 8).

La messa in opera di questo intervento, considerato pilota per il carattere innovativo del materiale utilizzato, non ha presentato alcuna particolare difficoltà.

4. CONCLUSIONI

Il lavoro descritto in questo articolo rappresenta uno dei rari casi di completezza di un intervento su di un edificio esistente: dalla diagnosi alla messa in opera dell’intervento di adeguamento sismico, passando per l’approvazione del Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.

Il progetto proposto, attualmente in esecuzione, è di grande interesse per il suo carattere innovativo basato sull’applicazione di calcestruzzi ad alte prestazioni fibro-rinforzati per l’adeguamento sismico. Le prove complementari hanno dimostrato l’eccellente risposta strutturale della tecnica di rinforzo, che ha consentito di ottenere significativi incrementi di resistenza e duttilità. La scelta di questo tipo di applicazione, rispetto a tecniche più tradizionali, è legata a vantaggi tecnologici, strutturali e non ultimo economici. La tecnica di intervento descritta può quindi essere proposta in diversi interventi di adeguamento sismico, in particolare su elementi realizzati con calcestruzzi di scarsa qualità.

5. BIBLIOGRAFIA

[1] OPCM 3274, “Primi elementi in materia di criteri generali per la classificazione sismica del territorio nazionale e di normative tecniche per le costruzioni in zona sismica”, 20 marzo 2003.
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[9] L. Cominoli, A. Marini, A. Meda, “Pareti di taglio rinforzate mediante incamiciatura con calcestruzzi fibro-rinforzati ad alte prestazioni”, 17° Congresso C.T.E. Roma, 6-8 novembre 2008.

fonte enco-journal