223   Maggio - Giugno  2019
ISSN 2282-3794
LA PROGETTAZIONE PRATICA DELLE STRUTTURE IN ACCIAIO
DETTAGLIO DELLE CONNESSIONIGiunti di continuità e incastro, giunti di base, dettagli per apparecchi in temperatura_PARTE 6B
di
Sergio Foa
Ingegnere, progettista di Impianti Industriali, apparecchiature e strutture in acciaio
sergio.foa@bluewin.ch

Questo articolo completa e integra il tema introdotto nel precedente contributo (Structural 221/2019), che ha trattato l’importanza nella definizione delle connessioni.

Per l’onerosità dell’argomento e l’estensione generale di questa 6^ parte dedicata al dettaglio delle connessioni, è stato deciso di suddividere la trattazione in due sezioni:

* La sezione 6a. che fa capo alla pubblicazione apparsa su Structural 221, nella quale sono stati trattati, come premessa, i motivi fondamentali dell’importanza di prevedere, nella fase di progettazione di una struttura, la precisa e dettagliata esecuzione delle connessioni, e nello specifico il dettaglio dei giunti a cerniera per travi e controventi.

* La sezione 6b. che fa capo a questa pubblicazione tratta i dettagli di continuità e incastro, dettagli di base con le fondazioni e dettagli per apparecchi in temperatura.

Con il presente articolo 6.b unitamente al precedente 6.a si conclude la parte 6^ di questa serie di contributi, legati all’importanza dei dettagli costruttivi nella progettazione delle strutture in acciaio.

Con i 5 contributi precedenti lo scrivente si è proposto di fornire un approccio per la scelta delle strutture in acciaio più frequenti e significative (art. in Structural 215), una analisi preliminare e una traccia utile allo sviluppo di un progetto (art. in Structural 216), la conoscenza evolutiva dei vari criteri normativi che sono stati, nel tempo, la base degli attuali codici nazionali e internazionali (art. in structural 217), una metodologia semplificata per il dimensionamento preliminare delle strutture con l’utilizzo di codici che, seppure superati dagli attuali, hanno avuto l’innegabile vantaggio di essere snelli, concisi ed essenziali (art. in Structural 218), e infine un importante richiamo all’attenzione sul controllo delle deformazioni, aspetto estremamente sensibile quando si approccia il dimensionamento delle strutture in acciaio.

L’ingegnere che si appresta a progettare una struttura deve acquisire sensibilità sui carichi, schemi e comportamenti strutturali; deve comandare un progetto e non farsi comandare recependo passivamente i numeri che derivano dai modelli matematici.

L’intento dello scrivente è stato quindi quello di fornire strumenti semplici, per la comprensione dei comportamenti strutturali, in particolare nella importante fase preliminare delle scelte progettuali e del dimensionamento preliminare.

Un concetto che racchiude la differenza fra “essere “progettisti” e non semplici “calcolatori di strutture”.

English version
x
THE PRACTICAL DESIGN OF STEEL STRUCTURES
The practical design of steel structures. Structural joint detail_6th part

This article completes and integrates the theme introduced in the previous contribution (Structural 221/2019), which dealt with the importance of defining structural connections.

For the overbearing nature of the topic and the general extension of this 6th part dedicated to the detail of the connections, it was decided to divide the article into two sections:

* Section 6a. which is part of the publication on Structural 220, in which  are present the fundamental reasons for the importance of providing, in the design phase of a structure, the precise and detailed execution of the connections, and specifically the detail of hinge typical joints for beams and bracings.

* Section 6b. which is part of this publication deals with the details of continuity for beams and fixed connection between elements, basic details with the foundations and details for equipment under temperature.

With the present article 6.b together with the previous 6.a we conclude the 6th part of this series of contributions, related to the importance of the construction details in the design of steel structures.

With the 5 previous contributions myself proposed to provide an approach for the choice of the most frequent and significant steel structures (art. in structural 215), a preliminary analysis and a useful trace for the development of a project (art. in Structural 216), the evolutionary knowledge of the various codes that have been, in the past, the basis of the current national and international codes (art. in Structural 217), a simplified methodology for the preliminary design of the steel structures with the use of at present exceeded codes that, although outdated by the current one, they have had the undeniable advantage of being lean, concise and essential (art. in Structural 218), and finally an important reference to the attention on the displacement control, an extremely important aspect when approaching the design of the steel structures.

The engineer who is going to design a structure must acquire sensitivity on loads, schemes and structural behaviors; must command a project and not be commanded by passively incorporating the numbers that come out from the mathematical models.

The intention of the writer was therefore to provide simple tools for understanding structural behaviors, in particular in the important preliminary design phase and preliminary member selection.

A concept that contains the difference between "being structural designers" and not just  “structural calculators".

LA PRODUZIONE DI MALTE A RIDOTTO IMPATTO AMBIENTALE
Durabilità dei sistemi leganti a base di loppa granulata d’altoforno attivata alcalinamente
di
Luigi Coppola, 
Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate – Università degli Studi di Bergamo
luigi.coppola@unibg.it
Denny Coffetti, 
Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate – Università degli Studi di Bergamo
denny.coffetti@unibg.it
Elena Crotti, 
Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate – Università degli Studi di Bergamo
elena.crotti@unibg.it
Valentina Bassetti, 
Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate – Università degli Studi di Bergamo
bassettivalentina@gmail.com
Gabriele Gazzaniga
Dipartimento di Architettura, Ingegneria delle Costruzioni e Ambiente Costruito – Politecnico di Milano
gabriele.gazzaniga@polimi.it

I materiali a base di cemento Portland sono stati la prima risposta alla crescente domanda di nuove strutture ed infrastrutture conseguente alla crescita demografica globale, grazie alle buone proprietà reologiche, meccaniche e fisiche che questo legante offre. Purtroppo, la produzione di cemento Portland ha un altissimo impatto ambientale, poiché sono utilizzate risorse non rinnovabili e sono emesse ingenti quantità di anidride carbonica, il principale gas serra responsabile del riscaldamento globale del pianeta e dei cambiamenti climatici che oggi si avvertono. Per questo motivo, la comunità scientifica internazionale si sta focalizzando sulla ricerca di leganti alternativi, con proprietà similari, ma a minor impatto ambientale. Tra i possibili sostituti vi sono i leganti ad attivazione alcalina, basati sulla reazione di una fonte contenente metalli alcalini (i cosiddetti attivatori) con la loppa granulata d’altoforno, principale scoria del settore siderurgico. Lo studio si propone di valutare la durabilità di conglomerati realizzati con materiali ad attivazione alcalina, con la finalità di individuare miscele che garantiscano una resistenza in ambienti aggressivi paragonabile a quella mostrata dai cementi tradizionali. I risultati preliminari mostrano un’eccellente durabilità delle malte a base di loppa d’altoforno in presenza di ambienti ricchi di sali disgelanti mentre la resistenza a soluzioni solfatiche e ai cicli di gelo e disgelo è garantita solo in caso di miscele con elevati dosaggi di attivatori alcalini.

English version
x
DURABILITY OF ALKALI-ACTIVATED SLAG CEMENTS FOR SUSTAINABLE MORTARS

The Portland cement-based construction materials were an excellent solution to support the demographic and economic growth due to their outstanding rheological, mechanical and physical properties. Unfortunately, the Portland cement production is characterized by a very high environmental impact, since huge volumes of non-renewable resources are used and great amounts of CO2 are emitted in the atmosphere, contributing to global warming and climate changes. For these reasons, several alternative “green” binders were proposed such as alkali-activated materials, based on the reaction between alkaline compounds (i.e. sodium or potassium hydroxides, carbonates or silicates) and ground granulated blast furnace slags, the main waste in the steel industry. The study is aimed to investigate the durability of mortars based on alkali-activated slag cements in comparison with traditional mortars containing Portland cement or blast-furnace cement. The preliminary results indicate that alkali-activated slag cement-based mixtures are characterized by an excellent durability in calcium chloride-rich environments such as concrete structures periodically affected by de-icing treatments with salts. On the other hand, the durability of slag-based mortars in sulphate-rich solutions or in presence of freeze/thaw cycles is guaranteed only for mixtures with great dosages of alkaline activators.

IMPALCATI LIGNEI E PARETI SISMO-RESISTENTI RINFORZATI CON SOTTILI LASTRE DI CONGLOMERATO ARMATO
Il problema delle connessioni con la struttura
di
Ezio Giuriani
Professore emerito presso l’Università di Brescia
ezio.giuriani@unibs.it

Il presente lavoro riguarda gli interventi di rinforzo sismico degli edifici storici caratterizzati da murature portanti e da coperture e impalcati lignei. Dopo aver richiamato alcune tipologie di danni ricorrenti e registrati anche nei recenti terremoti occorsi in Italia, vengono messe in evidenza le principali vulnerabilità dovute ai fenomeni di distacco e ribaltamento delle pareti perimetrali (cinematismi di primo modo). Vengono inoltre discussi e messi in evidenza i limiti di alcuni interventi di rinforzo comunemente adottati, quali gli incatenamenti, le solette e i cordoli in c.a. che erano raccomandati anche nelle norme relativamente recenti. Facendo riferimento alla necessità di conservare gli impalcati lignei esistenti e di realizzare diaframmi sismici leggeri, il presente lavoro si rivolge in primo luogo agli interventi di rinforzo che si fondano sulla sostituzione del sottofondo esistente con sottofondo strutturale. Inoltre si rivolge ai rinforzi delle pareti sismo-resistenti realizzati con gli intonaci armati. Viene affrontato in particolare il tema importante dei collegamenti dei rinforzi con la struttura esistente. Nel caso del sottofondo strutturale realizzato con una sottile lastra di conglomerato armato e progettato per svolgere la funzione di diaframma sismico, viene proposto il collegamento con le pareti sismoresistenti ricorrendo ad angolare metallico e spinotti. Vengono presentate le problematiche degli spinotti infissi nella muratura e degli spinotti di piccolo diametro infissi nella lastra di rinforzo del solaio; vengono poi forniti i criteri per il dimensionamento e le verifiche di questi connettori. Anche per i rinforzi delle pareti sismoresistenti mediante intonaci armati, vengono illustrate possibili tecniche di collegamento con i diaframmi di piano ricorrendo ad angolari e spinotti di piccolo diametro.

English version
x
WOODEN DECKS AND SEISMIC-RESISTANT WALLS STRENGTHENED WITH A THIN R.C. SLAB
The problem of the connections with the existing structure

The present paper concerns the seismic strengthening interventions of historical buildings characterized by masonry walls and wooden decks and roofs. Some types of recurrent damages, recorded even in recent earthquakes in Italy, are recalled and the main vulnerabilities due to the phenomena of detachment and overturning of the perimeter walls (first-mode kinematic) are highlighted.
The inadequacy of some commonly adopted strengthening interventions, such as ties, concrete slabs and curbs are also discussed and highlighted. With reference to the need to preserve the existing wooden decks and to create light seismic diaphragms, the present work is aimed primarily at strengthening interventions based on the replacement of the existing no-structural screed with a structural r.c. thin slab. It is also aimed at strengthening seismic-resistant walls made with a layer of reinforced plaster. In particular, the important issue of the connections with the existing structure is addressed. In the case of the thin structural slab made with reinforced concrete and designed to perform as seismic diaphragm, the connections with the seismic-resistant walls are proposed by means of a L-shaped steel rib connected with suitable dowels. The problem of the dowels fixed in the masonry and the modality of their validation test are illustrated. Concerning the small diameter dowels connecting the steel rib to the floor strengthening slab, a criteria is provided which makes possible their design and sizing.  Similar technique is proposed to connect the floor diaphragms to the reinforced plaster strengthening the seismic-resistant wall. A L-shaped steel rib and small diameter dowels are proposed and the above-mentioned criteria for the design of dowels is adopted.

VULNERABILITÀ SISMICA DI EDIFICI A SCHIERA
di
Alberto Castellani
Già Professore di Costruzioni in zona sismica al Politecnico di Milano
castellani.aaa@hotmail.it

Dal 1909 al 2008 l’elenco dei comuni in zona sismica si è ampliato in modo discontinuo, con l’inserimento dei territori che avevano subìto danni significativi nel terremoto più recente. Di conseguenza una parte dell’edificato in Italia risulta costruito in assenza di norme sismiche. Di particolare evidenza è la Norma sulla distanza di rispetto tra edifici strutturalmente indipendenti, Norma introdotta dal Decreto del 1975, per i Comuni inseriti in zona sismica. Per una città come Milano, questa Norma è diventata effettiva solo con la emissione delle NTC del 2008.
In alcuni regolamenti edilizi italiani è stato introdotto l'obbligo di verifica per gli edifici che hanno superato un certo numero di anni, pena l'inagibilità della struttura (è il caso del Certificato di Idoneità Statica, CIS, istituito dal Comune di Milano). I termini di questa verifica sono discussi nell’articolo.
L’articolo esamina la possibilità di un martellamento tra edificio ed edificio, indotto da un terremoto. Circa l’effetto richiamiamo le immagini di Amatrice, e de L’Aquila.  Esiste un’ampia letteratura, richiamata e discussa nell’articolo, che descrive crolli, ed eventi prossimi a crolli che risalgono al martellamento, (pounding). Questa letteratura amplia lo scenario dei possibili eventi rispetto a quello illustrato dalle immagini di Amatrice e de L’Aquila. In particolare riporta qualche modello di calcolo per rappresentare il pounding, ed i suoi effetti. È un incombente pericolo, a fronte di 4-5 terremoti distruttivi ogni 100 anni sul territorio nazionale.

English version
x
Earthquake induced pounding of adjacent buildings

Since 1909 till 2008, the seismic maps, (the list of municipalities subject to seismic rules), have developed in a discontinuous manner. As soon as an earthquake occurred, the territories chiefly damaged were included in the maps. In consequence, a portion of the National territory has been built in the absence of specific rules for seismic actions.
In particular, the rule about the distance between building and building has been established in 1975, and for municipalities only that were already inserted in the list. For Milano city, it has been established in 2008, concurrent to the edition of Technical Norm for Construction, NTC. In a few municipalities a back analysis of the seismic resistance of buildings of a given age is prescribed. (For Milano the back analysis is scheduled under the rules of CIS, as it is mentioned in the paper).
The likelihood of pounding induced by a seismic shaking is discussed.
The way the pounding is expected is reminded through the photos of Amatrice, and L’Aquila. There is a vast literature, referred to in the paper, about the way pounding has occurred during earthquake shaking. It enlarges the scenarios of possible events with respect to those of Amatrice and L’Aquila. In particular, a few models to represent pounding and the relevant effects are reported.  It is an incumbent threat in Italy, where 4-5 destructive earthquakes are expected every 100 years.

VERIFICHE DI SICUREZZA DI EDIFICI ESISTENTI IN MURATURA (NTC2018 E CIRCOLARE 2019)
Le novità nell’ambito delle verifiche a taglio
di
Ada Zirpoli
Ingegnere, Ph.D., Coordinatore Tecnico Settore Calcolo Strutturale e Geotecnico, Harpaceas s.r.l.
zirpoli@harpaceas.it

Le costruzioni esistenti rappresentano certamente un argomento significativo nell’ambito dell’applicazione delle NTC 2018. Rispetto al D.M. 2008 la nuova normativa riporta numerose modifiche la cui portata concettuale assume particolare rilievo. In generale si nota una maggiore attenzione nei confronti del patrimonio esistente, che ha indotto il normatore a rivedere e ad approfondire le indicazioni riguardanti le varie forme di intervento e a definire nuovi parametri atti a quantificare l’impatto degli interventi sulla struttura, inquadrandone il valore numerico all’interno di un nuovo schema ben definito. Si osserva una più ampia considerazione dedicata alla valutazione del rischio sismico, ad esempio attraverso l’introduzione degli spettri di piano utilizzati sia per l’esame del grado di vulnerabilità sismica degli elementi non strutturali sia per i cinematismi fuori piano dei pannelli murari; si noti anche l’aggiunta del Metodo B per il post-processamento delle curve di capacità nell’ambito delle analisi statiche non lineari e l’utilizzo diretto nelle formule dei risultati provenienti dalle prove sperimentali. Si sottolinea infine come molti dei contenuti delle Appendici della precedente Circolare siano ora ricondotti al testo della Circolare stessa.
Nel presente articolo si vuole in particolar modo porre l’attenzione sulle novità introdotte nell’ambito delle verifiche a taglio dei pannelli murari, che si sono rese necessarie al fine di descrivere compiutamente le diverse tipologie di fessurazione che possono coinvolgere la tessitura muraria. La dovuta distinzione verrà fatta tra maschi murari e fasce di piano. Particolare risalto verrà dato all’impatto delle nuove formulazioni sulle analisi statiche non lineari.

English version
x
SAFETY VERIFICATIONS OF EXISTING MASONRY STRUCTURES (MINISTERIAL DECREE 2018 AND MEMORANDUM CIRCULAR 2019)
News about shear checks

Existing buildings certainly represent a significant topic in the context of the application of NTCs. Compared to the Ministerial Decree 2008, the new regulation contains numerous modifications, whose conceptual scope assumes particular importance. In general, greater attention was paid to existing buildings, which led the regulator to review and deepen the indications regarding the various forms of intervention and define new parameters aimed at quantifying the impact of interventions on the structure, framing the numerical value within a new, well-defined scheme. A broader consideration is given to the evaluation of seismic risk, for example through the introduction of floor response spectra both for examining the level of seismic vulnerability of non-structural elements and for the off-plane kinematics of masonry panels; besides, it is remarkable the addition of Method B for the post-processing of capacity curves in the context of non-linear static analyses and the direct use in the formulas of the results from experimental tests. Finally, it is highlighted how many contents of the previous Memorandum Circular’s Appendices are now brought back to the text of the Memorandum Circular itself.
In this paper we particularly want to pay attention to the innovations introduced in the field of masonry shear check, innovations that were necessary in order to fully describe the different types of cracking that can involve the wall texture. The due distinction will be made between piers and spandrels. Particular emphasis will be given to the impact of the new formulations on non-linear static analyses.