Relazione Specialistica sui Materiali Strutturali
La presente Relazione Specialistica sui Materiali Strutturali è relativa alle opere di
consolidamento e miglioramento strutturale di un antico Palazzo ubicato nel Centro
Storico della Città di Casarano di appartenenza ad un importante e nota famiglia locale
dalla quale ha preso poi il nome di “Palazzo D’Elia”.
Si riportano qui di seguito le caratteristiche principali relativamente ai materiali esistenti e
quelli impiegati per le opere di consolidamento ed adeguamento strutturale.
MURATURA ESISTENTE
Per l’intero Palazzo, la muratura portante esistente consiste in conci di pietra tenera ed, in
particolare, in materiale tufaceo e/o calcarenitico di vario spessore.
Le caratteristiche fisico-meccaniche della muratura esistente sono riferite ai valori di
riferimento che la normativa (Tab. C8A2.1, D.M. 2008) associa alla tipologia muraria
riconosciuta nella struttura in esame, in funzione del livello di conoscenza LC1 acquisito.
ELEMENTI IN C.A. DI CONSOLIDAMENTO
Normativa di Riferimento
UNI 9858, 1991 – Calcestruzzo. Prestazioni, produzione, posa in opera e criteri di conformità.
UNI EN 206/1, 2001 – Calcestruzzo - Specificazione, prestazione, produzione e conformità.
UNI 11104, 2004 – Calcestruzzo - Specificazione, prestazione, produzione e conformità Istruzioni complementari per l'applicazione della EN 206-1.
LINEE GUIDA DEL MINISTERO LL.PP. SUL CALCESTRUZZO STRUTTURALE, Dicembre 1996.
UNI EN 197/1, 1992 – Cemento. Composizione, specificazioni e criteri di conformità.
Cementi comuni.
D.M. 14 Febbraio 1992 – Norme Tecniche per l’esecuzione delle opere in cemento armato
normale e precompresso e per le strutture metalliche.
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Acciaio per opere in c.a.
ACCIAIO IN BARRE AD ADERENZA MIGLIORATA PER C.A. - CLASSE ‘B450C’
fy nom tensione caratteristica snervamento:
450 Mpa
ft nom tensione caratteristica rottura:
540 Mpa
Calcestruzzo
Tipologia strutturale:
Classe di resistenza C25/30, Rck:
Fondazione ed Elevato
30 N/mm2
Condizioni ambientali:
Ordinarie
Classe di esposizione:
XC1
Rapporto acqua/cemento max:
0.60
Classe di consistenza:
S3 (Plastica)
Diametro massimo aggregati:
16 mm
Parametri Verifiche S.L.U. per calcestruzzo e acciaio
Rck: 300.0
fyk: 4580.0
Gamma c: 1.5
Alfa cc: 0.85
Alfa ct: 1.0
Gamma s: 1.15
Unita' di misura: kg/cm² = daN/cm²
PARAMETRI PROGETTO DEL CALCESTRUZZO
Tensione di calcolo calcestruzzo per le verifiche S.L.U. a presso-tensoflessione.....: -141.09
Resistenza di calcolo a compressione calcestruzzo (verifica taglio e torsione).......: -141.09
Resistenza di calcolo a trazione calcestruzzo (verifica taglio e torsione).................: 11.931
Deformazione unitaria massima compressione................: 0.0035
PARAMETRI PROGETTO ACCIAIO
Tensione di calcolo acciaio per le verifiche S.L.U. a presso-tensoflessione...........:
3982.6
Modulo di Young acciaio per le verifiche S.L.U.................: 2100000
Tensione di calcolo per l'armatura trasversale (verifica taglio e torsione).............: 3982.6
Tensione di calcolo per l'armatura longitudinale (verifica torsione).......................: 3982.6
Deformazione unitaria massima compressione/trazione........................................:
0.01
Descrizione curva...........................:
Curva standard
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La Classe di Esposizione
La classe di esposizione ambientale prevista per la struttura in oggetto è siglata XC sia
nelle Linee Guida sia nelle UNI 11104 ed è relativa al rischio di corrosione dei ferri di
armatura per carbonatazione del calcestruzzo. In particolare, l’ossidazione dei ferri di
armatura causa la formazione di sostanze chimiche aventi un volume ben superiore al
ferro stesso; la matrice cementizia, di conseguenza, viene sollecitata a trazione, con
successiva espulsioni di porzioni di calcestruzzo (fenomeni “spalling” in corrispondenza
degli spigoli, fenomeni di “delaminazione” in corrispondenza delle superfici piane).
La prevenzione di tale fenomeno è stato circoscritto alla qualità del calcestruzzo
prescritto, quindi idonea resistenza caratteristica conforme alle reali condizioni
ambientali, ad una corretta posa del materiale, unitamente al rispetto del copriferrodi
progetto.
In generale, la XC presenta in tutto 4 sottoclassi, connesse con le condizioni di umidità
dell’ambiente ed, in particolare, passando dalla XC1 alla XC4, l’ambiente aumenta la
propria umidità relativa e di conseguenza il pericolo da corrosione.
Sia la UNI 11104 sia le Linee Guida hanno operato un accorpamento della XC1 e XC2,
con rapporto a/c = 0,6 e stessa resistenza caratteristica. In realtà, trattandosi di due
ambienti diversi, è opportuno operare con due miscele diverse per migliorare il
clacestruzzo dal punto di vista qualitativo. In particolare per le strutture di fondazioni,
la miscela dovrà essere formulata in modo da migliorare la sua “impermeabilità”
mediante un rapporto a/c inferiore, trattandosi di un calcestruzzo destinato ad opere
prevalentemente a contatto con acqua.
Qualità dei componenti
La sabbia deve essere viva, con grani assortiti in grossezza da 0 a 3 mm, non
proveniente da rocce in decomposizione, scricchiolante alla mano, pulita, priva di
materie organiche, melmose, terrose e di salsedine.
La ghiaia deve contenere elementi assortiti, di dimensioni fino a 16 mm, resistenti e
non gelivi, non friabili, scevri di sostanze estranee, terra e salsedine. Le ghiaie sporche
vanno accuratamente lavate. Anche il pietrisco proveniente da rocce compatte, non
gessose né gelive, dovrà essere privo di impurità od elementi in decomposizione.
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In definitiva gli inerti dovranno essere lavati ed esenti da corpi terrosi ed organici. Non
sarà consentito assolutamente il misto di fiume. L’acqua da utilizzare per gli impasti
dovrà essere potabile, priva di sali (cloruri e solfuri). Potranno essere impiegati additivi
fluidificanti o superfluidificanti per contenere il rapporto acqua/cemento mantenendo
la lavorabilità necessaria.
Avvertenze
Garantire valori di copriferro pari o al di sopra del limite minimo previsto dalla
norma, in rapporto alla specifica classe di esposizione.
Garantire scelte progettuali e architettoniche non in conflitto con le proprietà del
calcestruzzo.
Garantire un efficace controllo di qualità.
Garantire un’adeguata compattazione e non omogenea distribuzione dell’impasto
nelle cassaforme.
Garantire una buona maturazione del calcestruzzo (umida o protetta), con l’utilizzo
di opportune protezioni (sistemi a pioggia o a nebbia, teli bagnati o prodotti
filmogeni antievaporanti), evitando l’interruzione anticipata di una stagionatura
protetta.
L’importanza di curare i getti nei primi momenti della stagionatura è fondamentale per
evitare una rapida evaporazione, con l’innesco di possibili fenomeni di ritiro da ritiro
plastico.
STRUTTURE METALLICHE DI CONSOLIDAMENTO
Normativa di Riferimento
CNR 10011 – Costruzioni in acciaio: istruzioni per il calcolo, l’esecuzione, il collaudo e la
manutenzione (fascicolo n. 164-1992).
CNR 10012 – Istruzioni per la valutazione delle azioni sulle costruzioni (fascicolo n. 117-1986).
CNR 10016 – Strutture composte di acciaio e calcestruzzo: istruzioni per l’impiego nelle
costruzioni (fascicolo n. 194-2000).
CNR 10022 – Profili di acciaio formati a freddo: istruzioni per l’impiego nelle costruzioni
(fascicolo n. 126-1988).
CNR 10029 – Costruzioni acciaio ad elevata resistenza: istruzioni per il calcolo, l’esecuzione, il
collaudo e la manutenzione (fascicolo n. 162-1992).
CNR 10030 – Anime irrigidite di travi a parete piena (fascicolo n. 163-1992).
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EC1 – UNI ENV 1991-1/2/3/4 – Principi e requisiti per la sicurezza (parte 1), azioni sulle
strutture: edifici (parte 2), ponti (parte 3), silos e serbatoi (parte 4);
EC3 – UNI ENV 1993-1/2/5/6 – Progettazione di strutture in acciaio: edifici (parte 1), ponti
(parte 2), pali e palancole (parte 5), apparecchi di sollevamento (parte 6).
EC4 – UNI ENV 1994-1 – Strutture composte acciaio-calcestruzzo.
EC8 – UNI ENV 1998-1/2/3/4/5 – Strutture in zona sismica: edifici (parte 1), ponti (parte 2),
torri pali e camini (parte 3), silos serbatoi e tubazioni (parte 4), fondazioni (parte 5).
Acciaio per strutture metalliche
ACCIAIO PER STRUTTURE METALLICHE - CLASSE ‘S275 JR’
NORMA DI RIFERIMENTO: UNI EN 10025-2 (PER I LAMINATI)
fyk tensione caratteristica snervamento (per t ≤0,40 mm):
275 Mpa
Ftk tensione caratteristica rottura (per t ≤0,40 mm):
430 Mpa
fyk tensione caratteristica snervamento (per 0,40< t ≤0,80 mm):
255 Mpa
Ftk tensione caratteristica rottura (per 0,40< t ≤0,80 mm):
410 Mpa
Saldature
Si richiedono saldature di Classe I.
La saldatura degli acciai dovrà avvenire con uno dei procedimenti all’arco elettrolitico
codificati secondo la UNI EN ISO 4063:2001.
I saldatori devono risultare qualificati secondo la UNI EN 287-1:2004.
Il costruttore deve essere certificato secondo la UNI EN ISO 3834:2006 parti 2 e 4.
Si richiedono caratteristiche di duttilità, snervamento, resistenza e tenacità in zona
fusa e in zona termica alterata non inferiori a quelle del materiale base.
Le saldature dovranno essere sottoposte a controlli, distruttivi e non distruttivi, che
in aggiunta a quello visivo, saranno definiti dal Collaudatore a dal Direttore dei
Lavori.
Infine, le imprese che andranno ad eseguire le saldature dovranno essere munite di
Attestazione di Qualificazione SOA nella Categoria Specializzata OS18 - COMPONENTI
STRUTTURALI IN ACCIAIO O METALLO: categoria che riguarda la produzione in
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stabilimento ed il montaggio in opera di strutture in acciaio e di facciate continue
costituite da telai metallici ed elementi modulari in vetro o altro materiale.
Bulloni e chiodi
Si richiedono Bulloni ad “alta resistenza” con Viti Classe 8.8 e Dadi Classe 8.
VITI CLASSE 8.8
fyb tensione snervamento:
649 Mpa
ftb tensione di rottura:
800 Mpa
Avvertenze
Particolare cura verrà posta nella scelta esecutiva dei materiali, del loro
accoppiamento e dei loro trattamenti protettivi. Ciò allo scopo di garantire la piena
rispondenza dei materiali alla richiesta prestazionale di progetto ed a quello di
garantire la durabilità strutturale di progetto dell’opera.
A tal fine particolare cura, per quanto inerente le strutture metalliche, verrà posta
nel controllo dell’instaurarsi di correnti galvaniche per accoppiamento di elementi
strutturali con elementi di finitura od impiantistici. La protezione nei confronti
dell’ossidazione degli elementi in acciaio sarà raggiunta equivalentemente : con
l’impiego di acciai autopassivanti, acciai zincati a caldo (verniciati o non), elementi
dotati di trattamenti protettivi. Questi ultimi saranno impiegabili solo dove ne sia
agevole la manutenzione; per essi sarà richiesta sabbiatura ad acciaio nudo (classe
Sa3), alla quale saranno applicate due mani di minio antiruggine e successivamente
due mani di vernice epossidica. Le saldature principali e quelle sottoposte a carichi
ciclici saranno oggetto di verifica radiografica e comunque saranno realizzate a
completa penetrazione.
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TIRANTATURE METALLICHE
Ancoraggi iniettati con calza tipo ‘Bossong’
Con riferimento ai tiranti da introdurre nello spessore della muratura così come da
Progetto Strutturale (TAV. 1), gli stessi consisteranno in ancoraggi iniettati con calza
Bossong costituiti da barre in acciaio inossidabile AISI 304 ad alta resistenza, con
filettatura continua su tutta la lunghezza, con diametro opportunamente
dimensionato, complete di calza per il controllo dell’iniezione della malta, appositi
tubicini di iniezione ed eventuali manicotti di giunzione.
Il limite dimensionale delle singole barre, relativamente alla lunghezza, è di 6.00 [m],
per motivazioni legate al trasporto ed alla fattibilità delle operazioni di assemblaggio e
posa; ancoraggi con lunghezze superiori possono essere assemblati in cantiere
mediante manicotti di giunzione a completo ripristino.
L’involucro è costituito da una speciale calza tubolare in tessuto con capacità di
espansione, in grado di adattarsi al diametro del foro ed alla conformazione del
substrato. La maglia della calza, che funge da membrana permeabile, è stata
progettata per contenere gli aggregati costituenti la miscela, permettendo il filtraggio
superficiale della parte più liquida che ne garantisce l’adesione al supporto. Il diametro
della calza è progettato sulla base del diametro e della lunghezza della perforazione.
La speciale malta è una miscela costituita da un legante a base cementizia (tipo
Presstec), studiata appositamente per essere iniettata all’interno della calza in tessuto.
Si tratta di una malta minerale con additivi inorganici fluidificanti e antiritiro,
premiscelata, studiata specificatamente per l’iniezione di ancoraggi con calza. Il
prodotto, opportunamente miscelato con acqua, produce una malta iniettabile, che
offre buone caratteristiche di resistenza senza ritiro.
La miscela ottenuta deve essere sufficientemente fluida da garantire l’iniezione
attraverso gli appositi dispositivi anche per diversi metri ed allo stesso tempo
sufficientemente plastica da limitare il percolamento, attraverso la calza, nei vuoti
della muratura; solo la parte più liquida della miscela filtra attraverso la maglia della
calza nel momento in cui viene raggiunta la completa iniezione dell’ancoraggio.
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BARRE IN ACCIAIO INOX AISI 304 AD ALTA RESISTENZA
Tensione di rottura a trazione:
750 Mpa
Tensione di snervamento:
650 Mpa
MALTA TIPO ‘PRESSTEC’
Resistenza a compressione media 28 gg:
51,5 Mpa
Resistenza a trazione per flessione media 28 gg:
4,5 Mpa
Modulo Elastico 28 gg
28.000 Mpa
RINFORZO IN MATERIALE COMPOSITO
Rete in F.R.P.
Rete in materiale composito fibrorinforzato F.R.P. (Fiber Reinforced Polymer) – tipo o
similare a “FB MESH 66X66T96 di Fibre Net srl” – per consolidamento strutturale di
volte in tufo a maglia quadra monolitica dimensione 66x66 [mm], prodotta con
tecnologia Textrusion, costituita da fibra di vetro AR (Alcalino Resistente) con
contenuto di zirconio pari o superiore al 16%, e resina termoindurente di tipo
vinilestere-epossidico, tessitura con ordito a torcitura multipla e trama piatta inserita
fra le fibre di ordito, spessore medio 3 [mm], avente n. 15 barre/metro, modulo
elastico a trazione medio 23000 [N/mm2], sezione della singola barra 10 [mm2],
resistenza a trazione della singola barra 3,5 [kN], allungamento a rottura 3%.
Betoncino strutturale a base di calce idraulica
Betoncino pronto di calce idraulica naturale NHL 5 BFLUID-X/A ed inerti selezionati ad
alte prestazioni meccaniche tipo HD SYSTEM TD13C per la realizzazione di rinzaffi
consolidanti su murature in pietra, o per allettamento o ripristino dei giunti nelle
murature in pietra, fissaggio di rinforzi metallici o in fibra di vetro o carbonio (barre,
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tiranti antiespulsivi, chiavi ecc.) in murature in pietra, consolidamento strutturale
intradossi o estradossi di volte (ringrosso volte), caratterizzato da granulometria
compresa tra 0 e 4 [mm], peso specifico di 1800 ÷ 1900 [Kg/m3], classe CS IV di
resistenza a compressione (classificazione secondo UNI EN 998-1) o classe M10
(classificazione secondo UNI EN 998-2) a seconda del tipo di impiego, resistenza
meccanica a compressione a fine maturazione maggiore di 16 [N/mm2], modulo
elastico di circa 15000 [N/mm2], resistenza alla diffusione del vapore (μ) pari a 15,
adesione al laterizio per trazione diretta maggiore di 0,5 [N/mm2], adesione al laterizio
per taglio maggiore di 0,7 N/[mm2], pH > 10.5 e classe A1 di reazione al fuoco.
Casarano, _____________________
Tecnici Incaricati
Ing. Giuseppe MITA
Ing. Vinicio GIORGINO
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