Analisi del Nodo di Connessione tra Pilastri PTC e Travi NPS nel Sistema Costruttivo NPS

Negli ultimi decenni la prefabbricazione industrializzata permette di costruire edifici in tempi molto rapidi senza la necessità di prevedere casserature provvisionali per contenere i getti in opera. Questa tecnica di costruzione segue principalmente due filosofie: la prima valida soprattutto per elementi prefabbricati ad uso industriale, considera la struttura finale come un meccanico incastro di singoli elementi posati a secco, la seconda invece parte dall’idea che travi e pilastri possano essere elementi da riempire direttamente in opera con getti che, una volta maturati, rendano l’intera struttura iperstatica. I vantaggi di un tale sistema di lavoro sono numerosi, come ad esempio la velocità di cantiere, la ridotta incidenza della manodopera, minori oneri di sicurezza. Anche se, d’altra parte, alcuni accorgimenti rendono tale procedura costruttiva più impegnativa soprattutto per chi non è direttamente in cantiere e deve pertanto essere svolta da professionisti specializzati nella prefabbricazione. In entrambi i sistemi esiste un forte enginering di base e una minor specializzazione di cantiere, comportando un elevato rigore e semplificazione in fase progettuale, che non deve scontrarsi con il livello tecnico delle squadre di montaggio di cantiere. Le strutture che, in linea di massima, occupano il mercato del prefabbricato impiegano pilastri, travi e solai parzialmente prefabbricati, talvolta in calcestruzzo e talvolta in acciaio. Molte strutture però sono realizzate con combinazioni di questi elementi ed in particolare nella tecnologia NPS R realizzata da Tecnostrutture, le combinazioni si basano su pilastri prefabbricati in calcestruzzo, in acciaio da riempire di calcestruzzo in opera e da travi reticolari con fondelli di vario tipo che fungono da cassero e da appoggio per i solai in fase di getto dell’impalcato. L’impiego di un processo di produzione a monte del getto in opera permette però di utilizzare materiali di maggiore qualità e soprattutto di maggiore prestazione. Per quanto riguarda l’acciaio, la maggior prestazione si può valutare nel processo di assemblaggio che, essendo fabbricato prima del montaggio in cantiere, permette di sfruttare al meglio la possibilità di realizzare in comodità e con precisione elementi strutturalmente ottimali e ottimizzati a seconda delle caratteristiche finali necessarie. Per quanto riguarda il calcestruzzo invece, i vantaggi derivano essenzialmente dalla migliore qualità della miscela che viene maturata con rispetto dei tempi necessari e con gli additivi utili al raggiungimento di particolari prestazioni. In questo modo, vista la ridotta quantità di attività di cantiere rispetto all’intero processo costruttivo, è possibile ridurre gli errori esecutivi, lavorando su una prefabbricazione che lasci al cantiere il solo compito della posa e degli ultimi dettagli prima del getto finale di solidarizzazione, aumentando così i margini di sicurezza e di prestazione delle strutture. Punto cruciale della prefabbricazione sono però, non tanto gli elementi singoli, quanto le connessioni tra questi ed in particolare i nodi tra travi e pilastri. Infatti non solo questi sono un elemento critico per le Normative, ma sono anche un elemento critico per il cantiere, perchè sono i luoghi dove è più importante l’intervento delle squadre degli operai. Mentre infatti, i difetti nella realizzazione o nella posa di pilastri o travi sono generalmente facilmente individuabili e controllabili con interventi non molto invasivi, nei nodi gli errori comportano una crisi non solo del nodo stesso ma anche dell’intera struttura ad essi più prossima e un intervento di recupero può essere veramente importante. Quindi il sistema costruttivo diventa vincente quando gli elementi sono semplici, performanti e tra loro facilmente assemblabili anche e soprattutto al variare delle tipologie dei prodotti impiegati. Il lavoro di ricerca svolto è quindi rivolto principalmente all’analisi di nodi travepilastro della tecnologia NPS R realizzati con una tecnologia particolare, che prevede l’impiego di pilastri prefabbricati chiamati PTC R realizzati con calcestruzzo ad alte prestazioni e delle travi autoportanti in struttura mista NPS R Basic o CLS prodotti dalla ditta Tecnostrutture srl. Si vuole capire se tale schema strutturale è impiegabile per edifici di edilizia tradizionale, valutando la risposta della connessione in rapporto a quella di nodi in calcestruzzo armato. L’analisi è partita da un’indagine su alcuni test già effettuati da Tecnostrutture srl su connessioni trave-pilastro predisposte per indagarne il comportamento isteretico sotto carico ciclico. Tali test, non avendo condotto ai risultati aspettati, sono stati quindi lo stimolo per fondare il dottorato nell’effettuare un’analisi più approfondita del problema. La ricerca quindi è proseguita andando a indagare sulle caratteristiche dei pilastri PTC R (che sono pilastri realizzati con calcestruzzi ad elevate prestazioni) per capire come questi influenzano la risposta di un edificio in confronto ad altre strutture similari, per poi concentrarsi nell’analisi del pannello nodale e valutarne l’efficacia. Al termine di queste valutazioni si è effettuato un confronto lineare e non lineare tra edifici identici realizzati con tecnologie differenti, al fine di valutare la possibilità di impiego della tecnologia studiata.