Progettazione statica muri portanti, solai e divisori nel Sistema Costruttivo Poliespanso®

Il Sistema Costruttivo Poliespanso® si compone di tre elementi: muri portanti, solai e divisori.

Il muro PLASTBAU® 3 è costituito da un cassero in polestirene progettato in modo da consentire la realizzazione veloce ed efficiente di strutture a setti portanti in conglomerato cementizio armato (Reinforced Concrete Walls). Il sistema muro plastbau può essere adattato a diverse tipologie di progetto, sia in relazione all’altezza dei setti da realizzarsi, che del loro spessore, che del quantitativo di armatura (orizzontale e verticale) da inserire al loro interno.

Costruttivamente il PLASTBAU® 3 è formato da due pannelli di polistirene espanso di alta densità uniti e distanziati fra loro da tralicci metallici che costituiscono una parte (o tutta, a seconda delle esigenze) dell’armatura del cls gettato in opera al loro interno. I pannelli di larghezza standard = 120 cm (o sottomisure) e con altezza che può essere sviluppata ad hoc in relazione od ogni specifico progetto, vengono posati accostati l’uno al fianco dell’altro e costituiscono una struttura rigida (autoportante) pronta a ricevere il getto in cls senza alcun banchinaggio di sostegno.

La presenza delle doppie armature verticali (su entrambe le facce), oltre a consentire l’autoportanza dei pannelli in fase di getto, consente di soddisfare i requisiti previsti per i “Reinforced Concrete Walls” sia dell’Eurocodice 2 (conglomerato cementizio) che dell’Eurocodice 8 (costruzioni in zona sismica). Le caratteristiche specifiche delle armature con cui vengono realizzati i pannelli consente di considerarle completamente nel calcolo delle armature, realizzando, così una ottimale efficienza del sistema costruttivo. Per zone caratterizzate da bassa sismicità il quantitativo di armatura già previsto nel sistema costruttivo può risultare sufficiente a garantire le necessarie resistenze strutturali per l’azione del sisma. I “tralicci” verticali, oltre a favorire il contenimento del getto nelle casserature in poliestrene, consentono un agevole posizionamento delle armature orizzontali, qualora necessarie nella progettazione in conformità alle normative sismiche. I copriferri che si vengono a realizzare con il Sistema Costruttivo Poliespanso® sono già predisposti per soddisfare i requisiti sia delle vigenti normative italiane che degli eurocodici.

Sia le armature verticali che i tralicci orizzontali predisposti consentono poi una elevatissima qualità e precisione nella posa degli elementi di armatura essendo le armature à inserite o “guidate” nel loro posizionamento.

Per quanto riguarda il getto di calcestruzzo si consiglia: l’utilizzo di Slump “S4”, inerti con dimensioni massime 18 mm ed una vibratura (se necessaria) effettuata in modo da evitare danneggiamenti ai casseri.

I solai, consistono di pannelli con casseri autoportanti fino ad un massimo di 2 metri a geometria variabile ed a coibentazione termica incorporata per la formazione dei solai da armare e gettare in opera

I pannelli divisori armati sono realizzati in polistirene espanso sinterizzato (EPS) di larghezza 60 cm, possono avere spessore da 6 a 20 cm e la loro lunghezza varia a seconda della richiesta. All’interno dei pannelli sono posizionati 2 profili metallici ad interasse di 30 cm, in lamiera zincata di spessore 8/10 di mm e sagomati a C. Nei pannelli di spessore di 6,8,10,12 cm, l’altezza dei due profili interni annegati nell’EPS corrisponde allo spessore del pannello a cui sono applicati. A richiesta, tutta la gamma con profili metallici a vista viene prodotta anche nella versione con profili metallici ricoperti da 1 cm di EPS. Ne derivano quindi spessori pari a: 6+(1+1)=8 cm, 8+(1+1)=10 cm, 10+(1+1)=12 cm, 12+(1+1)=14 cm.

I pannelli portanti in conglomerato cementizio armato gettati in opera rappresentano una soluzione strutturale caratterizzata da ottimali proprietà di comportamento, strettamente correlate alle loro caratteristiche geometriche. In particolare le strutture a setti portanti in c.c.a si caratterizzano per una “esuberanza” dell’elemento portante stesso in termini di quantità di conglomerato cementizio armato. Ne consegue che strutture siffatte si caratterizzano per superiori capacità portanti (se paragonate a manufatti analoghi, però realizzati in muratura o con struttura portante a telai) sia nei confronti dei carichi verticali (gravità) che nei confronti dei carichi orizzontali (vento e sisma). In particolare, nei confronti di queste ultime azioni le strutture a setti portanti proprio grazie alle loro caratteristiche consentono in molti casi (strutture di non particolare altezza e collocate in zone a bassa sismicità) di rispondere ai requisiti imposti dalla progettazione antisismica, senza dover inserire armature aggiuntive rispetto a quanto costruttivamente previsto per le soluzioni “standard” (tale proprietà dovrà in ogni modo essere verificata per ciascun caso esaminato dal progettista). Al momento attuale la normativa in vigore in Italia (D.M. 17/01/2018 “Norme tecniche per le Costruzioni”) consente e prevede l’utilizzo di costruzioni a setti portanti sia in zona sismica che non.

La progettazione di strutture a setti portanti (come quelle che possono essere realizzate con il sistema PLASTBAU) si sviluppa in modo del tutto analogo a quella con cui vengono progettate le strutture a telaio, sinteticamente riassunta nelle seguenti fondamentali fasi:

Individuazione di una modellazione fisico/matematica della strutture che si vuole realizzare. Tale modellazione spesso chiamata “modello di calcolo” viene sviluppata in autonomia dal progettista con metodi “tradizionali” (a mano) o con metodi numerici automatici (al calcolatore). In questa fase le normative non forniscono particolari indicazioni essendo questa operazione specifica competenza del progettista. Una modellazione della struttura a comportamento elastico lineare (la più semplice e diffusa) conduce a risultati a favore di sicurezza. Anche storicamente la modellazione più adottata è quella elastico lineare.

Individuazione dei carichi da adottare nella progettazione della struttura. La normativa vigente (D.M. 17/01/2018) fornisce indicazioni precise su quali carichi debbano essere adottati nella progettazione delle strutture (carichi statici quali pesi propri e permanenti portati, sovraccarichi variabili, azioni accidentali e sismiche). Spetta comunque sempre al progettista l’individuazione delle “combinazioni” dei carichi più gravosa in relazione alle membrature ed al tipo di verifica di sicurezza che si vuole sviluppare.

Risoluzione della struttura, individuazione della “domanda” strutturale. In questa fase, viene “risolto” il modello strutturale sviluppato nella fase 2 in modo da determinare le azioni (al giorno d’oggi, spesso indicate come “domanda”) che i carichi ingenerano nella struttura. La “risoluzione” della struttura può avvenire in modo manuale o automatico, è compito e responsabilità del progettista svilupparla. In genere le normative forniscono scarse indicazioni in relazione a questa fase tranne alcune indicazioni (simili a quelle sulla modellazione) in relazione alla rappresentatività del modello e quindi del metodo di “risoluzione”. In genere una risoluzione di un modello a comportamento elastico lineare (quella più comunemente adottata) porta a risultati a favore di sicurezza.

Individuazione della “capacità” della struttura. In questa fase (e con riferimento allo stato di sollecitazione considerato) vengono valutate le così dette “capacità” delle membrature portanti (ovvero quanto ogni membratura è in grado di portare, con riferimento alla condizione di carico considerata).

Verifiche di sicurezza In questa fase viene sviluppato il confronto fra le “capacità” delle varie membrature e le relative “domande” imposte dall’impegno strutturale dato dai carichi conduce alle verifiche di sicurezza. Le verifiche di sicurezza saranno condotte con successo se la capacità delle varie membrature risulta essere superiore alla domanda imposta dai carichi. Varie normative forniscono, in genere, precise indicazioni su come valutare le capacità portanti delle varie membrature a partire dalle caratteristiche di resistenza dei materiali da costruzione. In alcuni casi (ad esempio nel caso delle verifiche sismiche) alcune normative forniscono prescrizioni particolari nello sviluppo delle verifiche di sicurezza (a volte devono essere introdotti ulteriori fattori di sicurezza in aggiunta a quelli adottati sui materiali). Alcune normative, tra le quali il D.M. 17/01/2018, consentono verifiche sia con riferimento alla così detta “metodologia degli stati limite” che al metodo delle “tensioni ammissibili”.

In generale, una costruzione realizzata con il sistema costruttivo muro PLASTBAU 3 si può definire come struttura a pareti estese debolmente armate se soddisfa i requisiti della definizione contenuta nella sezione 7.4.3.1 del DM 14-01-2008.

Questa tipologia strutturale, non è che esplicitamente o completamente dalle Norme Tecniche per le Costruzioni ma, dalla esperienza nella progettazione strutturale muratura da parte della ditta Poliespanso, si elencano alcuni aspetti significativi che il progettista strutturale dovrà valutare se ritenerle valide per il caso specifico.

Questo approccio normativo può risultare alquanto discutibile, infatti mentre per le pareti snelle esiste una distribuzione lineare delle tensioni e quindi è ragionevole un’integrazione delle tensioni, per le pareti estese debolmente armate questo non avviene perché non c’é una corrispondenza biunivoca tra sollecitazione globali e stato tensione; pertanto in alternativa si consiglia di fare una verifica locale sul singolo elemento della parete.

E’ utile ricordare che per strutture ordinarie, l’armatura di confezione verticale contenuta nel cassero del muro PLASTBAU 3 integrata con barre orizzontali, risulta sufficiente a soddisfare le verifiche di resistenza per quasi la totalità della parete. Le uniche zone dove sono richieste integrazioni di armature verticali risultano essere gli angoli e le zone con aperture.