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La prefabbricazione vista come mezzo per il raggiungimento di un elevato livello di produzione industrializzata nelle costruzioni richiede:

- produzione di elementi di grandi dimensioni che possono essere montati rapidamente senza impiego di molte ore lavorative;

- produzione di elementi dotati di un alto livello di finitura sempre allo scopo di ridurre limpiego di lavoro manuale per eventuali successivi lavori di completamento

Concetti generali

si pu definire un grado di prefabbricazione p

ove Cpref indica il costo degli el. pref. a pi doperaCmont indica il costo del montaggioCfinit indica il costo delle finiture

finitmontpref

pref

CCCC

p++

=

- prefabbricazione pesante (o a ciclo chiuso)

- prefabbricazione leggera (o a ciclo aperto)

Vantaggi delle strutture prefabbricate

aumento della produttivit dellora lavorativa riduzione dei costi di fabbricazione riduzione dei tempi di fabbricazione (la velocit di esecuzione pu aumentare tenendo conto anche di eventuali attivit poste in parallelo getto di fondazione, squadre su pi piani indipendenza dei lavori da molti fattori ambientali impiego di materiali speciali

necessita di progettazione di dettaglio preventiva determinante ai fini della qualit

Quando?

Piante regolari con elevati gradi di ripetibilit delle tipologie nodali, delle luci e degli elementi strutturali.

In assenza di queste condizioni si pu sempre ricorrere ad una prefabbricazione parziale con ulteriori vantaggi:

ottimizzazione strutturale grazie alla precompressione ed alluso di materiali avanzatiottimizzare laspetto ed il grado di finitura (progettista pu ispezionare gli elementi prima che questi siano trasportati in sito e montati)rispetto delle tolleranze: minimizzazione e controllo statistico, sebbene il progettista debba considerare quelle relative al montaggioprogetto degli elementi deve tenere in conto la presenza degli impiantiassicurazione della qualit e certificazione del prodotto

Lassicurazione della qualit e la certificazione del prodotto assicurata in stabilimento:

a) con programmi di controllo in continuob) da un piano di certificazione con supervisione di un organo indipendente (ICMQ)

Le norme di riferimento sono le ISO 9001 e le EN 29001

I fattori che influenzano la qualit sono:completezza degli ordini di lavoro e dei disegni dei prodottitest ed ispezione dei materiali selezionati per lusoqualit delle attrezzature meccanicheproporzioni e cura del mix designprocedure di sformo, di stoccaggio e di maturazionecura della maturazione sulle piste di precompressionecontrollo delle dimensioni e delle tolleranzecura nel trasporto e nel montaggio

Design by testing: possibilit di testare il comportamen-to del manufatto per quantificare la bont dei modelli di calcolo

Considerazioni preliminari di progettoChi progetta?A fianco dellingegnere e dellarchitetto si affianca lingegnere della ditta di prefabbricati in modo da trarre i massimi vantaggi dalla tecnologia produttiva.

Bacino di utenza:trasporto: su gomma 150-350 kmsu rotaia o via acqua 1000 km

Shear wall

Core

9.6

7.2

7.27.27.27.2 7.2

Principali tappe con riferimento ad un edificio-uffici:

1. tracciamento della pianta distributiva del generico piano individuando la circolazione orizzontale e verticale

2. selezione del sistema di prefabbricazione (es.: sistema ad ossatura portante con pannelli di facciata appesi, scelta della griglia travi-pilastri (es.:7.2x7.2 e 7.2x9.6)

3. scelta del posizionamento degli elementi di stabilizzazione del sistema

4. scelta e predimensionamento di pilastri, travi e solai (es.: 300x400;beams; hollow cores) basati su cataloghi dei prefabbricatori

5. scelta degli elementi di facciata

Selezione del sistema di prefabbricazione

Ogni prefabbricatore vanta un proprio sistema, ma il progettista deve operare una classificazione generale che va poi specializzata. Il sistema selezionato condiziona le scelte successive.

E poi possibile operare con costruzioni miste da non confondere con composite. Le strutture prefabbricate risultano compatibili con:- cls gettato in opera- muratura- lamiere grecate di copertura, profili di acciaio- facciate realizzate con altri materiali (lamiera grecata, ecc.)- legno

Criteri generali di progetto

I sistemi strutturali presenti nelle consuetestrutture prefabbricate sono in genere cosclassificabili : sistemi a telaio (frame systems)

sistemi controventati (braced skeletal systems)

sistemi a pannelli portanti (bearing walls)

sistemi scatolari (cell systems; boxes, U,L,T units)

facciate (facades)

orizzontamenti prefabbricati (precast floors and roofs)

La stabilit e la sicurezza devono essere assicuratein tutte le fasi della costruzione, anche quandoalcune connessioni non risultano attive.

Sistemi di stabilizzazione

La stabilit dellassieme nei confronti delle azioniorizzontali richiede spesso lintroduzione di appositicomponenti.

I pi comuni sistemi di stabilizzazione sono: le colonnee i muri agenti a mensola, nuclei (cores) scatolari agentia mensola (L,T,U o combinazioni), funzionamento a telaio con passaggio nei nodi di flessione e torsione(sistemi ad H o particolari connessioni)

2 ordini di travatura lastre di copertura realizzate con qualunque tipo di materiale minima azione di diaframma nella copertura

Edifici industriali:

travi secondarie ed elementi a doppio T nella copertura con minima azione di diaframma in direzione orizzontale

Sistemi usati per piccoli edifici industriali

La stabilit della strutturarichiede forze di taglioelevate nei giunti del piano di copertura

Wind suction

Wind suction

Wind suction

Wind pressure

Tension

Compress

ion Shear

Edifici pluripiano intelaiati senza controventi sonorealizzabili fino ad un massimo di 12m. Richiedonopiccole forze nei giunti e azioni minime nellazione di diaframma.

Lazione di diaframma necessita iltrasferimento delle:

- forze di taglio dai diaframmi- e nei giunti longitudinali

Edifici industriali: linea separata di colonne per il piano mezzanino piccole forze nei giunti e minima azione di diaframmanella copertura

Sistema prevalentemente usatoper piccoli centri commerciali

Compression

Wind pressure

Compression

Tension

Tension

Shaft

Shear wallDiaphragms

Wind suction

Wind suction

Wind suctionShear forces

Shear forces

Edifici ad uso uffici

La stabilit della struttura basata su forze agenti nel piano degli elementi bidimensionali e dalle colonne interne (sistemacombinato): forze elevate nei giunti copertura con funzione di diaframma

Sistemi usati per grandiedifici industriali

La stabilit della struttura affidata ad elementi che reagiscono nel loro piano

Trasferimento di forze elevate nei giunti I piani agiscono come diaframmi I pannelli di facciata devono avere connessioni rigide con i pannelli verticali

Sistema usato per edifici residenziali e ad uso uffici

La stabilit della struttura affidata ad elementi che reagiscono nel loro piano

Sistema usato per edifici residenziali e ad uso uffici limitati a due o tre piani

I pannelli di facciata sostengono i piani

Sistema usato per edifici residenziali e ad uso uffici limitati a due o tre piani

I pannelli di facciata sostengono i piani !

La stabilit della struttura affidata ad elementi che reagiscono nel loro piano

Precast construction in Norway - systems - shear wall structures

Office building

Precast construction in Norway - systems - shear wall structures

Office building

Precast construction in Norway - systems - shear wall structures

The stability of the structure is based on forces in the elements own plane:- Requires transfer of relatively large forces in the joints.- The floors must act as diaphragms.- The steel beams may serve as tie reinforcement in the floor diaphragms.

System used for office buildings.

A very common method of construction in Scandinavia during the last decade has become hollow core slabs on steel frames:

Precast construction in Norway - systems - shear wall structures

The shear walls are still normally precast in these steel frames.

La distribuzione delle forze orizzontali dipende:

rigidezza delle componenti di stabilizzazione

risposta deformativa nel piano

posizione dei componenti di stabilizzazione(possibili effetti torsionali)

posizione dei giunti di dilatazione (ogni 80 m circa negli orizzontamenti se la struttura rettangolareo piana o ogni 60 m se la struttura non rettangolare a seconda delle condizioni climatiche, del tipo di struttura, del tipo di fondazione, )

Integrit strutturale

Occorre minimizzare a livello di progetto gli effetti di danni accidentali (cedimenti, esplosioni, collisioni di veicoli o aerei, venti eccezionali):

eliminando laddove possibile rotture locali

evitando situazioni di collasso progressivo!!!

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