MENSOLE DI SOSTEGNO IN C.A PER STRUTTURA PREFABBRICATA

L’oggetto della presente analisi riguarda le mensole in c.a., esistenti, poste a sostegno degli elementi prefabbricati formanti i solai di parcheggi multipiano, nell’ambito di un edificio ad uso commerciale. Tali porzioni strutturali evidenziavano uno stato fessurativo tale da dover condurre un’attenta analisi numerica per constatarne la sicurezza.

L’impalcato tipo è realizzato con solaio alveolare tipo Neocem sostenuto da travi prefabbricate ad L poggiate sulle mensole dei pilastri.
Le caratteristiche meccaniche del materiale calcestruzzo sono state verificate con prove di rottura di carote prelevate dalle strutture e con prove non distruttive quali prove di tipo SonReb, di pullout e sclerometriche.

Prove di carico
Sono state effettuate due tipi di prove di carico sulle mensole:

• Una prova di carico ha simulato la Condizione di Esercizio applicando l’aliquota di carico accidentale.
• Una prova di carico ha simulato la sollecitazione di progetto allo Stato Limite Ultimo, valore minimo per il quale l’elemento strutturale può collassare.

Con tali prove, le strutture delle mensole hanno dimostrato sperimentalmente di essere in grado di garantire un sufficiente valore del coefficiente di sicurezza anche al limite ultimo di rottura convenzionale.

Determinazione del carico ultimo con modelli agli elementi finiti

Il carico di collasso delle mensole è teoricamente determinabile attraverso delle analisi numeriche agli elementi finiti con modelli costitutivi dei materiali che tengano in conto l’effettivo comportamento in fase post-elastica e per stati tensionali biassiali.

Le analisi numeriche di cui sopra, dimostrano un coefficiente di sicurezza teorico superiore al valore di riferimento comunemente assunto come valore di riferimento della sicurezza strutturale.

L’andamento delle tensioni principali di compressione individua il puntone compresso e la distribuzione delle tensioni di trazione sull’armatura è uniforme.

La posizione degli strain principali maggiori (dilatazioni), corrisponde alle posizioni in cui si possono manifestare localmente delle micro fessurazioni; il tutto a riprova del comportamento in stato fessurato.

Valutazione sicurezza dei confronti dello SLU
I modelli di calcolo delle mensole tozze, con l’idealizzazione della struttura in un traliccio isostatico, trova una condivisa validità, sia pur con una non univoca definizione della geometria del traliccio ideale. Per altro questi modelli di calcolo risultano relativamente sensibili a piccole variazioni della geometria.
Al fine di pervenire ad un convincimento ingegneristico sulla sicurezza della struttura è senz’altro utile condurre le verifiche di sicurezza con metodi alternativi che considerino le diverse impostazioni geometriche del traliccio ideale.
Si sono presi in considerazioni i seguenti riferimenti per le verifiche di sicurezza nei confronti dello SLU:

1) Verifiche secondo CNR 10037/86

2) Verifiche secondo CNR 10025/98

I valori delle azioni di progetto sono stati assunti con riferimento ai coefficienti parziali delle NTC 16 gennaio 2008 e le azioni accidentali sono state combinate, nello spirito del metodo semiprobabilistico agli stati limite, secondo i coefficienti di combinazione per tenere conto della ridotta possibilità di coesistenza delle azioni variabili al valore massimo. Si è considerato la combinazione dei carichi più gravosa, quella cioè che prevede l’azione verticale massima.
Il puntone compresso risulta sempre verificato in quanto, nello spirito delle impostazioni di calcolo assunte, esiste sempre una configurazione geometrica del puntone compresso per cui l’angolo di inclinazione dello stesso è maggiore di un valore minimo al di sopra del quale la rottura è dal lato acciaio.

Conclusioni

Il convincimento ingegneristico sulla situazione statica delle mensole, si è basato sull’esame dei livelli di sicurezza, riferiti a vari “modelli di calcolo” del tipo a traliccio isostatico, riscontrando dei margini di sicurezza sempre in accordo con le prestazioni minime in termini di resistenza previste dalle norme.
Nell’ambito dello studio delle mensole in oggetto, la resistenza dell’elemento strutturale è stata indagata attraverso un approccio numerico agli elementi finiti con idealizzazioni dei materiali sofisticate in grado di cogliere il comportamento non lineare del calcestruzzo e dell’acciaio.
Le analisi numeriche, spinte fino alla simulazione del collasso strutturale, dimostrano un coefficiente di sicurezza teorico superiore al valore comunemente assunto come riferimento della sicurezza strutturale; dimostrano, inoltre, l’affidabilità degli schemi a traliccio isostatico confermando questi ultimi come cautelativi.
Ulteriore e probante elemento sono le prove di carico condotte sia per il carico di esercizio che per il carico ultimo di progetto: in particolare con queste ultime la struttura ha dimostrato sperimentalmente di essere in grado di garantire un sufficiente valore del coefficiente di sicurezza anche oltre il limite ultimo di rottura convenzionale secondo norma.