Esempio svolto CDSWin: pareti debolmente armate con blocchicassero in legno mineralizzato LegnoBloc

Il seguente esempio svolto riguarda l'utilizzo dei blocchi cassero LegnoBloc per la realizzazione di

strutture con pareti debolmente armate.

I blocchi cassero LegnoBloc rappresentano una tecnologia assai valida.

I principali vantaggi della soluzione sono:

Rapidità e semplicità della posa in opera.

Non serve manodopera specializzata (in particolare non servono i carpentieri).

Non servono carpenterie lignee (il blocco costituisce cassero a perdere).

Ottime qualità dal punto di vista dell' isolamento (sia termico che acustico).

Quantità contenute di armatura.

Soluzione ampiamente testata in piu' nazioni.

Qualità del materiale attestata da certificazioni.

Tali pregi rendono sovente conveniente ed opportuna questo tipo di soluzione, particolarmente in

costruzioni medio piccole ove si possono massimizzare risparmi nei costi, qualità costruttive e

rapidità degli stati di avanzamento.

Caratteristiche generali dei blocchi LegnoBloc

I blocchi cassero LegnoBloc realizzano una muratura al cui interno sono predisposti fori per

alloggiare armature e getti. La particolare conformazione dei blocchi permette di creare un graticcio

di pilastrini e travette all' interno dei blocchi, in posizione protetta rispetto agli agenti esterni

(pioggia, aria, inquinamento) che potrebbero portare degrado agli elementi strutturali. Le armature

sono costituite da barre dritte, generalmente disposte su un unica fila in posizione baricentrica all'

interno degli elementi strutturali (pur essendo eventualmente possibile utilizzare doppie armature).

L' utilizzo di blocchi speciali puo' permettere (ove necessario) l' ammorsamento tra pareti di spigolo

e garantire il comportamento scatolare della struttura. Ai sensi delle Linee Guida del 2011 il

graticcio e' da considerarsi equivalente ad una parete debolmente armata in cls di adeguato spessore

(minore di quello della sezione del graticcio per tener conto dell' effetto dei vuoti).

Al pari delle altre strutture con soluzioni simili, quali: murature armate, pareti debolmente armate,

casseri a perdere in polistirolo, etc., si consiglia di tener conto nella progettazione di alcuni concetti

chiave, che sono in massima parte a comune con le strutture in muratura:

Presenza di pareti di dimensione significativa in pianta, (ad es. pareti al di sotto di un metro

non hanno molto senso).

Le pareti controventanti devono essere da cielo a terra senza interruzioni.

Aperture nelle pareti alle varie quote, allineate sulla stessa proiezione in pianta.

In linea di massima le pareti e le aperture devono essere studiate in modo da realizzare una

sorta di telaio a maglie ortogonali, di cui i maschi rappresentano i pilastri e gli architravi

sopra le aperture rappresentano le travi di collegamento.

Forma della parete rettangolare. Eventuali contorni inclinati, ad es. timpani di un tetto

possono ovviamente essere sempre realizzati con LegnoBloc, ma stante l'impossibilità di

verificarli, cessano di avere valenza strutturale e sono da considerarsi come tamponatura.

Regolarità strutturale: e' sempre da ricercare per qualsiasi struttura e quelle in oggetto non

fanno eccezione!

Aver chiare queste linee d'azione permette di ottenere un progetto che non riserva sorprese ne' in

fase di calcolo, ne' in fase realizzativa e sopratutto durante la vita utile della struttura!

Inquadramento normativo e Fattore di struttura

Queste strutture sono previste all' interno delle attuali normative, in particolare ad es. il punto

7.4.3.1 di NTC2008 definisce le strutture a pareti estese debolmente armate.

In particolare poi le pareti realizzate a mezzo della tecnologia LEGNOBLOC seguono una specifica

linea guida ministeriale del 2011.

Come per ogni struttura occorre preliminarmente definire il fattore di struttura, ovvero classificare

in termini di duttilità strutturale la nostra opera.

La linea guida stabilisce che il fattore di struttura e' dato dalla seguente formulazione:

I valori dei vari parametri generalmente adottati sono i seguenti:

• q0=2

• Ks=Alfau/Alfa1=1.1 (irregolarita' in pianta)

• Kr=0.8 (irregolarita in altezza)

da cui segue un fattore di struttura: q=2*1.1*0.8=1,76.

Vi e' inoltre da considerare che:

1. Stranamente la linea guida non tiene conto dell' ulteriore riduzione del fattore di struttura in

funzione della snellezza prevalente delle pareti (cfr. punto 7.4.3 NTC 08 per le strutture a

pareti).

2. Il comportamento delle strutture a pareti portanti e' normalmente di tipo elastico e non di

tipo duttile.

Per tali motivi si consiglia di adottare q=1.5, che e' il valore per le strutture dotate di

comportamento non dissipativo. Tale riduzione del fattore di struttura q e' a vantaggio di sicurezza,

ma normalmente non comporta differenze in termini di costo della struttura.

Per impostare il fattore di struttura in CDSWin accediamo dai "Dati generali" ai "Parametri

sismici":

ed impostiamo il sistema costruttivo su cemento armato:

Successivamente per ciascuna delle due direzioni principali della struttura impostiamo i dati per ottenere il fattore di struttura desiderato:

Definizione dei blocchi cassero in archivio

CDSWin dispone di un archivio precaricato dei blocchi cassero della LegnoBloc. Qui di seguito la

tabella di corrispondenza tra le tipologie in archivio del CDS ed i casseri LegnoBloc.

Blocco Cassero LegnoBloc Materiale Parete Debolmente Armata in CDS

EG 30/6,EP 38/13, EG 38/13 2

EG 30/8, EP 38/15, EG 38/15 3

SuperBlocco38 4

Superblocco EG 50 5

Superblocco EPS 50/7 6

EP 30/10, EG 30/10, EG 30/18 7

IL 25 8

IL 25 senza grafite, IL30 9

IL 30 senza grafite 10

Per quanto la STS srl abbia posto massima cura nel redigere tale archivio, tuttavia resta cura e

responsabilita' dell' utente CDSWin controllare la corrispondenza e la correttezza di tali dati con

quelli derivanti dalle corrispondenti tipologie di cassero della LegnoBloc (che peraltro potrebbero

essere soggetti a variazioni senza preavvisare la STS srl e gli utenti di CDSWin; La STS srl inoltre

si riserva il diritto di eliminare tale archivio in ogni momento senza alcun preavviso).

Pertanto l' utente puo' liberamente accedere ed implementare a proprio piacimento l' archivio.

Inoltre e' necessario accedere all' archivio se si vogliono variare i materiali utilizzati per la parte in

cls (ad es. la classe del calcestruzzo), od il numero di strati di armatura .

Vediamo quindi di descrivere le modalita' di interazione ed il significato dei valori richiesti in

archivio.

Dall' Input (Impalcati o Spaziale) si accede al menu “Archivio” e si seleziona la voce “Materiali e

criteri shell”:

Successivamente si seleziona nel menu la voce CLSDEBARM (calcestruzzo debolmente armato):

All' interno del menu delle pareti in Calcestruzzo debolmente armate si seleziona infine la voce

“Materiale”:

Vengono richiesti i seguenti dati:

I dati sono di significato banale a meno dei seguenti:

• Spessore equivalente della parete: le linee guida sulle pareti debolmente armate realizzate

con blocchi cassero esplicitano che tali pareti, essendo di fatto formate da un graticcio di

travi e pilastri, devono essere considerate come delle pareti di spessore tale che la sezione

della parete sia pari alla sezione dei pilastri presenti all' interno dei blocchi cassero (per

unita' di misura). Ad es. se in un metro lineare di parete sono presenti 4 pilastrini di sezione

19x16 lo spessore della parete equivalente e' 19*16*4/100=12,16 cm.

• Gamma Equivalente: e' il peso al metro quadro di superficie della parete. Tale dato viene

fornito nelle schede prodotto della LegnoBloc. Si puo' calcolare considerando gli spessori

nella sezione trasversale del blocco ed i relativi pesi specifici del legno cemento (550 kg/mc)

e del cls utilizzato.

• Fattore di riduzione G: per tenere conto della presenza dei fori il modulo tangenziale G

viene calcolato a mezzo di una formula empirica fornita dalla LegnoBloc, che pone

GlegnoBloc=G/(Fattore di riduzione G). Il dato in oggetto pertanto corrisponde al

denominatore nella formula precedente. Attualmente e' posto per default “Fattore di

riduzione G”=2,2 valore indicato dalla LegnoBloc; si lascia la liberta' di definire valori

diversi per poter adattare tale dato ad eventuali evoluzioni della documentazione tecnica di

LegnoBloc. La STS potrebbe non essere messa al corrente dalla LegnoBloc di variazioni su

tale valore, l' utente deve pertanto verificare nella documentazione della LegnoBloc la

correttezza del dato ed eventualmente variarlo.

L' archivio prevede funzioni per definire nuovi materiali, copiare i dati da un materiale all' altro e

cancellare materiali. Tali funzioni permettono di poter implementare assai rapidamente, a partire

dalle tipologie presenti, eventuali modifiche.

Input dei setti

In input le pareti debolmente armate realizzate con casseri LegnoBloc vengono implementate come

normali setti in c.a. a mezzo della finestra di selezione della sezione seguente:

Nel caso dei casseri LegnoBloc:

• Lo spessore da indicare in input e' quello del cassero (lo spessore strutturale equivalente e'

quello indicato nell' archivio del materiale, la dimensione del cassero qui indicata permette

la realizzazione di un disegno ferri che rappresenti esattamente la dimensione del cassero).

• Il materiale e' da assegnare in funzione del tipo di cassero secondo la tabella di

corrispondenza riportata nel paragrafo destinato alla definizione dei blocchi cassero (ad es.

il materiale 2 in figura corrisponde ai blocchi cassero EG 30/6,EP 38/13, EG 38/13).

Calcolo

Il calcolo non presenta elementi di novita' rispetto alle altre tipologie strutturali. Si potra' optare per

il “Calcolo Automatico + Esecutivi” nel qual caso CDSWin si occupera' di passare da tutte le fasi di

verifica degli elementi strutturali e di disegno ferri, ovvero per il “Calcolo con scelta combinazioni

di carico” che procedera' unicamente al calcolo della struttura lasciando all' utente il compito di

selezionare gli elementi per i quali svolgere le verifiche.

Visualizzazione dei risultati

Per poter accedere alla visualizzazione grafica dei risultati delle pareti debolmente armate occorre

aver preventivamente effettuato la definizione e verifica delle stesse. Nel caso del “Calcolo

Automatico + Esecutivi” tale passaggio avviene in modo automatizzato senza intervento da parte

dell' utente. Diversamente se si e' optato per il semplice “Calcolo con scelta delle combinazioni”,

occorre passare dalla fase di Definizione e Verifica descritta nel successivo paragrafo dedicato agli

esecutivi.

Posto che in uno dei due modi di cui sopra si siano svolte le verifiche entriamo nella fase di

visualizzazione dei risultati 3d:

per le pareti debolmente armate esistono delle visualizzazioni specifiche, in particolare sotto la voce

“Color. Verif.” vengono presentate le scelte relative alle pareti debolmente armate ed alle relative

travi di collegamento:

in particolare per le pareti deb. arm. si possono ottenere le visualizzazioni grafiche in funzione di

una delle selezioni seguenti:

a titolo di esempio riportiamo la visualizzazione grafica delle armature verticali parzializzate su un

telaio della struttura:

Per le travi di collegamento le scelte possibili sono le seguenti:

a titolo di esempio riportiamo la visualizzazione dell' esito delle verifiche relative alle travi di

collegamento:

Esecutivi

Per ottenere le verifiche ed il disegno ferri si deve accedere dal menu “Esecutivi” alla voce “Setti

Cls Deb. Arm”:

Il processo per ottenere gli esecutivi con le armature si articola nei seguenti passi:

Definizione allineamenti

Dal menu' dei “Setti Cls Deb. Arm.” si accede prima di tutto alla fase di definizione degli

allineamenti:

si ricorre alla fase di definizione automatica per la definizione degli allineamenti:

ottenendo ad esempio la situazione seguente:

e' possibile controllare le pareti generate automaticamente e modificarle a mezzo della procedura di

definizione manuale.

Ad es. la parete 5 dell' esempio e' la seguente:

Verifica elementi

Eseguita la definizione si passa alla verifica, la procedura e' totalmente automatica.

Manipolazione e Disegno Ferri

La manipolazione consente di visualizzare ed eventualmente modificare graficamente le armature

inserite dal CDSWin a seguito del processo di verifica delle pareti. Per la parete 5 di esempio si

ottiene il seguente esecutivo:

Qui di seguito vediamo ingranditi i vari elementi che compongono il disegno ferri:

Assemblaggio delle armature della parete

Sezione orizzontale di un setto debolmente armato con cassero LegnoBloc

Particolare delle armature verticali con riprese ferri

Particolare delle armature delle travi di collegamento

Stampe Disegni Ferri e Schemi sezioni

Per stampare su Video/DXF/Carta si accede alla voce “Stampe” del menu:

E' possibile stampare gli “Schemi delle sezioni” ed il “Disegno Ferri” delle pareti debolmente

armate. Per ciascuno dei due casi viene proposta la finestra di selezione delle pareti:

il funzionamento di questa finestra, su cui non ci soffermiamo in questa sede, e' analogo a quello di

tutte le altre finestre di selezione stampa del CDSWin.

Gli “Schemi delle sezioni” forniscono una rappresentazione grafica delle sezioni di verifica delle

pareti, tali sezioni sono state automaticamente determinate dal CDSWin e sono quelle a cui si

riferiscono i tabulati di stampa delle verifiche strutturali. Qui di seguito un esempio di tali schemi

riferito alla medesima parete vista nella fase di Manipolazione:

La stampa del “Disegno Ferri”, invece, produce una copia esatta di quanto visto nella fase di

Manipolazione e di cui abbiamo sopra riportato le immagini esplicative.

Stampa Tabulati di verifica

Per le Pareti Debolmente Armate, CDSwin dispone di stampe dedicate dei tabulati delle verifiche.

Per ottenere tale specifico tabulato (e quindi anche per controllare puntualmente i risultati) si accede

dal menu generale del CDS alla voce “Stampe”, nel submenu seguente a titolo di esempio

selezioniamo la voce “Stampa Risultati” (il tabulato in oggetto si ottiene in modo analogo anche

con le voci Stampa completa da impalcati o Stampa completa da spaziale):

successivamente nel menu' di selezione della Stampa dei Risultati si seleziona la stampa del

tabulato specifico di verifica per le Pareti Debolmente Armate, come rappresentato nell' immagine

seguente:

CDSWin proporra' nella finestra di selezione le stampe che e' possibile ottenere per questo tipo di

elementi:

Alcune voci di questa finestra di selezione potrebbero essere non disponibili in funzione del tipo di

analisi sismica svolta (ad es. in questo caso, in fase di calcolo si e' optato per un' analisi sismica

dinamica, conseguentemente non sono disponibili le voci di selezione riferite all' analisi sismica

statica). In ogni caso saranno sempre disponibili le stampe relative alla geometria delle pareti e delle

travi di accoppiamento, le caratteristiche di sollecitazione statiche e sismiche ed eventualmente

combinate, le verifiche statiche e sismiche. I tabulati sono accompagnati dalla prerelazione di

calcolo che esplica il significato dei vari campi che compongono le tabelle di verifica.

Qui di seguito un esempio del report di stampa dei tabulati per la pareti debolmente armate:

CDSWin esegue e riporta i risultati delle seguenti verifiche:

1. Verifica Sismica della parete deb. arm. nel suo piano di giacitura (vedi immagine

precedente)

2. Verifica Statica della parete deb. arm. fuori piano

3. Verifica Sismica della parete deb. arm. fuori piano

4. Verifica Sismica delle travi di collegamento

Per ciascuna verifica viene proposta in chiusura di tabella il campo “Status di Verifica” che

sintetizza l' esito della verifica dell' elemento (verificato/non verificato).

Qui di seguito esaminiamo in dettaglio i tabulati indicando il significato dei vari campi delle tabelle.

Per la “Verifica Sismica nel piano del telaio” viene proposta una tabella simile a quella dell'

esempio seguente:

Si e' qui evidenziato il significato dei riferimenti alla sezione di verifica e di Ascissa iniziale e finale

del maschio con riferimento alla stampa grafica dello schema delle sezioni di verifica, tali parametri

sono comuni alle successive tabelle di verifica. I paramentri in uso in questa tabella hanno il

seguente significato:

Per la “Verifica Statica della parete deb. arm. fuori piano”:

ove i parametri hanno il seguente significato:

Per la “Verifica Sismica della parete deb. arm. fuori piano”:

ove i parametri hanno il seguente significato:

Per la “Verifica Sismica delle travi di collegamento”:

ove i parametri hanno il seguente significato:

Sez. N.ro : Numerazione della sezione verticale a cui si riferisce la verifica

Ascissa : Ascissa che individua la sezione verticale di verifica

QuotaIn: Quota intradosso trave

QuotaFIn: Quota estradosso trave

Co nr: Numero di combinazione a cui si riferisce la verifica più gravosa

Med: Momento flettente di progetto

f% : Deformazione percentuali armature

c% : Deformazione percentuali calcestruzzo

Area: Area armatura a flessione

Ved: Taglio di progetto

Vrcd: Taglio resistente meccanismo della biella compressa della sezione in calcestruzzo

Vrsd: Taglio resistente meccanismo a trazione comprensivo delle armature e delcontributo del calcestruzzo valutato secondo la tipologia del materiale considerato

Vrdp: Taglio resistente armature piegate a taglio

Afrete: Densità Armatura a rete

ArmX: Armatura ferri piegati

Ang: angolo della armature inclinate

Status: Esito della verifica VERIF. / NON VERIF