ETA 13/0151: progettazione di lastre in calcestruzzo con elementi PSB come armatura a punzonamento

INTRODUZIONE
Gli elementi PSB composti da barre con doppia testa a martello saldate su di un profilo (Figura 1) sono attualmente una delle tecniche più competitive per migliorare la resistenza a punzonamento delle lastre in calcestruzzo armato.
Il sistema è in uso sul mercato europeo da più di 20 anni ed è diventato nel tempo molto popolare. Nonostante questo, i metodi di progettazione delle lastre armate con barre con doppia testa a martello non sono ancora stati implementati nella norma europea armonizzata EN 1992-1-1 [1] per le strutture in calcestruzzo armato.

Figura 1. Elementi d’armatura PSB

Nel corso degli ultimi due anni Peikko Group ha investito in modo significativo in diversi progetti di ricerca e sviluppo legati alle barre a punzonamento PSB. Questi progetti comprendono la ricerca sperimentale sulle prestazioni di lastre armate con i PSB, l’acquisizione delle omologazioni tecniche nazionali ed europee e lo sviluppo di strumenti per la progettazione. Attualmente l'ETA (European Technical Approval), il Benestare Tecnico Europeo 13/0151 [16], è l'unico riferimento valido per la progettazione di lastre armate con PSB in Europa. L’ETA è anche il riferimento per la marcatura CE dei PSB. L’ETA 13/0151 [16], entrato in vigore nel mese di aprile 2013, è diventato il riferimento per centinaia di progetti realizzati in circa 20 paesi europei. La progettazione è stata generalmente ben accettata dai progettisti e dalle autorità edilizie locali. Tuttavia, i progettisti in un paio di paesi hanno sollevato alcune questioni, soprattutto per quanto riguarda lo status ufficiale/amministrativo di ETA 13/0151 [16] in relazione a EN 1992-1-1. Lo scopo di questo articolo è quello di sviluppare argomentazioni basate sulla ricerca per poter rispondere a tali domande.

RACCOMANDAZIONI PER LA PROGETTAZIONE CONTENUTE IN EN 1992-1-1
L'Eurocodice EN 1992-1-1 definisce il quadro di base per la progettazione di strutture in calcestruzzo armato in Europa. La progettazione dell’armatura a punzonamento per taglio viene tipicamente effettuata seguendo le seguenti fasi:
1. Resistenza della lastra senza armatura a punzonamento (V_{Rd, c});
2. Massima resistenza delle lastre (V_{Rd, max});
3. Numero e diametro degli elementi di armatura nel perimetro di controllo di base;
4. Numero dei perimetri o delle barre d’armatura necessari ad attivare una sufficiente resistenza sul perimetro esterno (VRd, out).

Figura 2. La resistenza della lastra con armatura a taglio.

Informazioni dettagliate sui metodi di progettazione della EN 1992-1-1 possono essere trovate al riferimento 17. Mentre le verifiche 1, 3 e 4 sono relativamente semplici e coerenti con le pratiche che esistevano in passato nei codici nazionali precedenti EN 1992-1-1, la verifica della resistenza massima della lastra sembra invece essere più ambigua. Infatti, secondo il riferimento 17, diversi modelli empirici alternativi sono stati considerati per la verifica di Rd, max durante lo sviluppo della EN 1992-1-1.

Il modello implementato in EN 1992-1-1 e pubblicato nel 2004, verifica la resistenza massima della lastra come segue:

Secondo la conoscenza dell’autore di questo articolo, non c'è alcun riferimento o argomentazione per convalidare la correttezza di questo modello empirico usando argomentazioni basate sulla ricerca. Al contrario, il modello è stato ampiamente discusso e criticato tra ricercatori e progettisti in diversi paesi negli ultimi due anni (vedi riferimenti 10-14). Di conseguenza, l'approccio della EN 1992-1-1 è stato modificato in sette allegati nazionali, ognuno dei quali utilizza proprio approccio progettuale nazionale. In parallelo agli allegati nazionali, la formula è già stata modificata due volte (riferimenti 2 e 3) nel documento di base (EN 1992-1-1) dal 2004, principalmente a causa delle preoccupazioni per quanto riguarda la sicurezza e la pertinenza complessiva (Tabella 1). Il riassunto nella tabella 1 mostra che il quadro di progettazione per le lastre armate con tali staffe è stato relativamente instabile nel corso degli ultimi dieci anni in Europa. Una delle ragioni di questo potrebbe essere la mancanza di conoscenza, comprensione comune e di argomenti scientifici corretti relativi al comportamento delle lastre armate con staffe. Questa osservazione è stata una delle ragioni principali che ha portato il Gruppo Peikko a intraprendere un programma sperimentale incentrato sulla dimostrazione delle prestazioni reali delle lastre armate con barre PSB. I test eseguiti in collaborazione con EPFL di Losanna in Svizzera (vedi riferimento 15 per i dettagli) ha prodotto la prova che è stata utilizzata da parte delle autorità europee nel campo delle costruzioni per concedere l’ETA 13/0151 che è attualmente l'unico riferimento ufficiale e valido per la progettazione di lastre con barre a punzonamento PSB.

 



Tabella 1. Massima resistenza delle lastre secondo EC2 e gli allegati nazionali.

Il campo di applicazione della EN 1992-1-1 è limitato alle strutture armate con barre dettagliate secondo la figura 8.5 di EN 1992-1-1 (riportata in Figura 3).

Figura 3. Barre d’armatura che rientrano nel campo di applicazione della EN 1992-1-1. 

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