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Nidyon: Strutture Antisismiche con Pannelli Portanti in Polistirene

Settembre 18, 2014 - 20:43 da Ing. Daniele Malavolta
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NIDYON è una tecnologia industrializzata basata sulla produzione (in stabilimento) e sull’utilizzo (in cantiere) di pannelli modulari in polistirene espanso completati in opera con l’applicazione di calcestruzzo. In estrema sintesi, si tratta di costruzioni a pareti portanti in calcestruzzo debolmente armato gettato in opera le quali, nello specifico, possono essere realizzate impiegando due differenti tipologie di pannelli, a seconda delle esigenze.


1 Introduzione 
Nell’universo delle costruzioni in calcestruzzo armato gettato in opera, i sistemi struttu-rali più comunemente utilizzati sono quelli a telaio, a setti portanti o una combinazione di entrambi. A partire dagli anni ’60, numerosissimi sono stati gli studi relativamente al comportamento sismico di strutture in c.a. a telaio.
Lo stesso si può affermare per le costruzioni costituite da pareti miste a telai. In partico-lare, l’argomento della progettazione sismica di tali tipologie di edifici ha sempre ri-guardato soprattutto gli edifici alti nei quali, chiaramente, l’impiego delle pareti avveniva allo scopo di limitarne la elevata deformabilità [1].
Di contro, il comportamento sismico di strutture realizzate interamente a pareti portanti in c.a. è stato meno studiato negli anni, nonostante si sia osservato [2, 3] che edifici rea-lizzati mediante tali sistemi strutturali abbiano mostrato, in generale, pregevoli risorse di resistenza nei confronti di terremoti anche di elevata intensità.
A tale proposito, negli ultimi dieci anni l’ingegneria sismica si sta incentrando sull’approfondimento delle risorse di queste tipologie costruttive, di cui si è sempre fatto largo uso in passato (tipicamente nei paesi dell’Europa continentale, in America latina, negli USA, ma anche in Italia), ma sulle quali mancano adeguate conoscenze scientifiche relativamente al loro comportamento in zona sismica. Tali tipologie riguardano sostanzialmente sistemi strutturali industrializzati interamente costituiti da pareti portanti in c.a. per edifici di modesta altezza, usualmente utilizzati in un’edilizia caratterizzata da ridotti costi di realizzazione (abitazioni civili e/o uffici) [4].
In questo contesto, l’azienda NIDYON, all’inizio degli anni 2000, ha fatto da apripista, promuovendo campagne di studio scientifico e sperimentale, affidate a enti di ricerca Universitari, allo scopo di identificare e migliorare il comportamento delle strutture rea-lizzate mediante il proprio sistema costruttivo nei confronti delle azioni sismiche.
Il presente articolo riassume e commenta alcuni significativi risultati messi in evidenza dagli studi suddetti, che hanno riguardato l’esecuzione e la successiva interpretazione di prove sperimentali relative a pareti portanti costituite da due lastre esterne in calce-struzzo (di spessore pari a circa 4 cm) gettate su entrambe le facce di un pannello di al-leggerimento in polistirolo opportunamente sagomato. Tale procedimento costruttivo, denominato NIDYON dal nome della ditta produttrice di Santarcangelo di Romagna (RN), prevede la realizzazione di pannelli utilizzando come materiale di base blocchi stampati di polistirene espanso (di spessore variabile) e reti elettrosaldate. Si tratta di pannelli caratterizzati da notevole leggerezza e maneggevolezza, anche di lunghezze no-tevoli, che sono completati in cantiere mediante getto delle due lastre in calcestruzzo. Tale metodo costruttivo garantisce agli edifici alti requisiti termoacustici e prestazioni antisismiche superiori a quelle raggiungibili mediante i procedimenti costruttivi tradi-zionali.
 
2 La tecnica costruttiva
NIDYON è una tecnologia industrializzata basata sulla produzione (in stabilimento) e sull’utilizzo (in cantiere) di pannelli modulari in polistirene espanso completati in opera con l’applicazione di calcestruzzo. In estrema sintesi, si tratta di costruzioni a pareti portanti in calcestruzzo debolmente armato gettato in opera le quali, nello specifico, possono essere realizzate impiegando due differenti tipologie di pannelli, a seconda delle esigenze:
  1. Il sistema Nidyon NYD (“Pannello doppio”), che utilizza casseri a perdere pre-armati per la realizzazione di pareti tradizionali e solai coibentati in c.a.;
  2. Il sistema Nidyon NYSP (Pannello Singolo Portante), il quale, in maniera ana-loga, prevede l’impiego di pannelli modulari pre-armati per la realizzazione di pareti sandwich e solai coibentati in c.a.;
Gli elementi strutturali oggetto della campagna di prove descritta nel presente articolo sono stati realizzati secondo la tecnica costruttiva NIDYON NYSP, poiché si trattava del prodotto più innovativo e, in assoluto, il meno studiato nella letteratura scientifica disponibile.
Ciascuna parete si compone di due lastre esterne in calcestruzzo armato gettato in opera dello spessore di 40 mm e di uno strato centrale in polistirene espanso di spessore va-riabile (Figura 1 (a) e (b)). Le due lastre in conglomerato cementizio sono armate cia-scuna mediante una rete elettrosaldata composta da fili di diametro 2.5 mm a maglia stretta (5x5cm), collegate tra loro attraverso dei connettori metallici (disposti in quantità circa pari a 40 ÷ 50 al m2). Lo strato centrale in polistirene espanso, caratterizzato da un profilo a onda in direzione orizzontale, garantisce elevati requisiti termoacustici. In virtù della loro tecnologia costruttiva, tali elementi verranno in seguito indicati come pareti “sandwich”.
La sequenza realizzativa dei pannelli può essere schematizzata come segue:
  • lo strato centrale in polistirene espanso viene sagomato in stabilimento ed è completato con due reti elettrosaldate disposte sulle due facce opposte del pan-nello, collegate tra loro mediante connettori metallici; tipicamente, le reti elet-trosaldate e i connettori metallici sono ottenuti a partire da un acciaio in bobine di caratteristiche analoghe al B450 C;
  • il pannello, una volta in opera, viene completato mediante l’inserimento di even-tuali armature aggiuntive, derivanti dal calcolo strutturale; infine, viene effettua-to il getto di due lastre di calcestruzzo a inerti fini (con diametro massimo degli inerti pari a 6 mm) tipicamente di classe C25/30.
In seguito all’indurimento del calcestruzzo, la struttura ottenuta è una parete portante a sandwich in conglomerato cementizio armato con armatura diffusa orizzontale e verti-cale.
Le connessioni fra le pareti portanti ortogonali (collegamenti “parete-parete”), così come quelle fra pareti e solai, sono realizzate attraverso la messa a punto di particolari co-struttivi tali da garantire il comportamento scatolare del sistema strutturale, senza dare luogo a plasticizzazioni in tali zone (qui di seguito definite con il nome di “chiavi ela-stiche”). Di conseguenza, ciascuna parete si fa’ carico delle azioni orizzontali agenti pa-rallelamente al proprio piano. È opportuno notare come il sistema strutturale sia caratte-rizzato (i) dall’inserimento di una quantità di armature orizzontali relativamente elevata, al fine di scongiurare una possibile rottura fragile di tipo tagliante, e (ii) da una rigida limitazione sulla massima tensione verticale nel calcestruzzo (che si traduce nel realizzare strutture fino ad un massimo di tre piani fuori terra ), allo scopo di favorire una rottura dei pannelli di tipo duttile, ossia di tipo flessionale e sbilanciata lato acciaio.
Le armature “standard” usualmente previste negli impieghi più comuni conducono a modeste percentuali di armatura; ciò consente di classificare tali pannelli, in accordo con l’Eurocodice, come “concrete structures with small amount of reinforcement” o “large lightly reinforced concrete walls” (LLRCW).
 

Figura 1. (a) Strato in polistirene espanso con le due reti elettrosaldate collegate mediante i connettori metallici e (b) pianta e sezione verticale del pannello sandwich.

 

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