Progettazione e realizzazione di un prodotto di casa in lega di alluminio in zona sismica

1. Introduzione

Nonostante i numerosi vantaggi che le leghe di alluminio comportano in termini di leggerezza e resistenza alla corrosione, nonché le potenzialità connesse alla produzione delle sezioni mediante il processo di estrusione, fino agli anni ’70 del secolo scorso questi materiali da costruzione erano praticamente ignorati nel campo delle strutture dell’Ingegneria Civile. Il motivo principale era dovuto alla completa assenza di normativa tecnica nel settore, accompagnata da testi tecnici per guidare gli ingegneri nella progettazione strutturale.

Questa situazione inizia a cambiare nel 1978, quando sono state pubblicate le prime raccomandazioni europee per le strutture in lega di alluminio, seguite da testi che ne illustravano le basi.

A livello nazionale, la commissione CNR nel 2011 ha pubblicato apposite Istruzioni per le strutture di alluminio.

A livello europeo, dal 1992 la Commissione Normativa Europea (CEN) ha costituito la commissione per la redazione di apposito eurocodice sulle strutture di alluminio (CEN-1999 “Design of Aluminium Structures”), che nel 2022 ha concluso i suoi lavori con l’ultima edizione dell’Eurocodice 9 approvata all’unanimità.

Ancora di recente, la nuova edizione dell’Eurocodice 8 “Progettazione delle strutture per la resistenza sismica”, introduce un nuovo capitolo, che fornisce le regole di progettazione delle leghe di alluminio in zona sismica.

Nel corso degli ultimi decenni, in Italia sono state realizzate strutture importanti che utilizzano le leghe di alluminio in maniera competitiva, sfruttandone tutti i vantaggi, che hanno anche ottenuto premi interazionale e raggiunto primati: 1985, otto carriponte dell’impianto di depurazione Po-Sangone di Torino; 1986, Torre per antenne paraboliche a Napoli, secondo premio europeo: 1998, Il restauro del primo ponte sospeso in ferro realizzato in Italia (1832), che oggi è diventato il primo ponte italiano con impalcato di alluminio, 2009, le due cupole geodetiche più grandi del mondo nell’impianto termo-elettrico ENEL di Civitavecchia, premio europeo.

In questo quadro di pluridecennale attività e di eccellenze, si inquadra la realizzazione del primo edificio adibito a civile abitazione realizzato in Italia, ma certamente anche in Europa, con struttura sismo-resistente interamente in lega di alluminio.

L’oggetto della presente memoria rappresenta infatti l’illustrazione del progetto esecutivo e delle fasi costruttive di un sistema prefabbricato impiegato per la realizzazione di questo edificio.

Il sistema strutturale è contraddistinto dall’impiego esclusivo di profilati prodotti per estrusione, a cui sono state date le forme più idonee e razionali non solo da un punto di vista statico, ma anche per facilitare al massimo le operazioni di montaggio, escludendo completamente le saldature, per non penalizzare la resistenza del materiale, ed utilizzando esclusivamente collegamenti di tipo meccanico. Essendo le membrature strutturali incernierate fra loro e, pertanto, capaci di sopportare solo le azioni gravitazionali, vengono impiegati come sistemi sismo-resistenti delle lastre a taglio in lega di alluminio vincolate ad alcune colonne della struttura sempre con organi meccanici. L’organismo strutturale completamente bullonato nasce come un “meccano” e cresce in cantiere con semplici operazioni di montaggio facilitate dalla leggerezza del materiale.

Le varie parti strutturali dell’edificio (colonne, travi ed elementi per i collegamenti), nonché le tecniche di assemblaggio e la sequenza di montaggio delle stesse, vengono inizialmente illustrate nella presente memoria allo scopo di fornire subito una chiara idea della concezione della struttura. Infine, viene presentato il progetto strutturale dettagliato del manufatto e le fasi esecutive di realizzazione dello stesso capaci di dimostrare l’applicabilità delle leghe di alluminio per applicazioni strutturali in zona sismica.

Lo schema strutturale e i componenti progettuali di base

L’edificio

L’edificio oggetto della presente memoria è ubicato nel comune di Sant’Elpidio a Mare (FM) in zona sismica di seconda categoria. Esso si sviluppa in pianta su una superficie complessiva di 96 mq e si erge su due livelli, ciascuno con altezza interpiano di 3 m. L’ultimo livello del manufatto prevede una struttura di copertura piana. L’edificio ospita nello specifico due unità abitative duplex con medesimo ingombro planimetrico di 6 m x 8 m. Per ciascuna unità il collegamento fra i due livelli avviene tramite una scala con struttura prefabbricata indipendente dalla struttura dell’edificio. Sono presenti dei balconi aggettanti dalla struttura dell’edificio su due lati di quest’ultimo. In particolare è previsto un unico balcone di dimensioni 4 m x 1m per l’unità abitativa di monte e due balconi, ciascuno di dimensioni 2 m x 1m, per l’unità strutturale di valle. Le piante del piano terra e del primo piano dell’edificio sono riportate in Figura1. […]

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