Progettazione antisismica di un edificio prefabbricato industriale con struttura portante in acciaio e tamponatura con pannelli modulari in lamiera e poliuretano espanso

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PROGETTAZIONE ANTISISMICA DI UN EDIFICIO 
PREFABBRICATO INDUSTRIALE CON STRUTTURA 
PORTANTE IN ACCIAIO E TAMPONATURE IN PANNELLI 
MODULARI IN LAMIERA E POLIURETANO ESPANSO. 
 
 
 
Le strutture prefabbricate ricoprono, in maniera sempre crescente, un ruolo 
fondamentale nell’attuale panorama edilizio internazionale. I sistemi costruttivi prefabbricati 
hanno subito una significativa evoluzione tecnica e tecnologica che permette la costruzione di 
edifici liberamente componibili in termini di dimensioni, forma, funzione, e tipologia 
architettonica. 
Il comparto dei prefabbricati civili è costituito soprattutto dalle strutture commerciali e 
industriali. 
 Nel passato più prossimo, infatti, le soluzioni prefabbricate sono state utilizzate quasi 
esclusivamente per la realizzazione di edifici caratterizzati dalla tipologia architettonica del 
“capannone”, con funzioni di tipo produttivo, artigianale, commerciale e sportivo. 
 Le strutture prefabbricate  consentono la realizzazione di edifici commerciali, 
industriali o per la logistica, di grandi e grandissime dimensioni e in tempi brevi. Questa 
tipologia costruttiva non fa venir meno la qualità dei materiali e delle soluzioni 
architettoniche, che si inseriscono in un edificio integrato e responsabile, dove ogni elemento 
costruttivo si relaziona perfettamente fin dalle prime fasi della progettazione per garantire 
rispetto dell'ambiente, risparmio energetico e conseguente contenimento delle spese, standard 
di efficienza in grado di assicurare la massima qualità dell'ambiente di lavoro. 
In generale, le imprese costruttrici cercano soluzioni tecniche ed architettoniche 
integrate, dalle elevate prestazioni per la scelta dei materiali e delle tecnologie utilizzate.  
La realizzazione di edifici industriali nasce e si concretizza in base alle migliori 
tecnologie e performance nel settore della “prefabbricazione avanzata”, un modo di pensare 
l’edificio secondo la“Progettazione integrata”.
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1.  LA STRUTTURA 
1.1. Costruzioni in acciaio: DM 14.01.2008 e EC3 
 
Il primo aspetto importante riguarda la gamma degli acciai da carpenteria 
normalmente impiegabili, che è stata estesa dall’acciaio S235 fino all’acciaio S460. Così pure 
è stata introdotta una classificazione delle sezioni in termini di resistenza e capacità di 
rotazione, conforme all’Eurocodice 3, cosicché l’individuazione dei metodi di analisi 
strutturale e dei criteri di verifica applicabili risulta fortemente semplificata. Questa 
introduzione delle classi delle sezioni è in effetti uno degli aspetti più importanti della 
progettazione delle strutture in acciaio. 
In particolare, le proprietà dei materiali sono ulteriormente  precisate in termini di 
incrudimento, allungamento percentuale a rottura e sovraresistenza. 
A ciascuna tipologia strutturale ricorrente, in funzione della classe di duttilità adottata 
- Alta (A) e Bassa (B) – sono associati il corrispondente fattore di struttura q e le eventuali 
riserve plastiche α
u
/α
1. 
 
 
1.2. Caso specifico di un capannone prefabbricato industriale in costruzione 
nella provincia di Cagliari nel territorio comunale di Sarroch 
 
Obiettivo: 
Progettare un edificio industriale prefabbricato con struttura portante in acciaio e 
tamponatura in pannelli sandwich modulari in lamiera e poliuretano espanso, riproducendo un 
modello di calcolo con l’ausilio del software Straus7 e studiare il comportamento della 
struttura sotto azione sismica valutandone gli spettri di risposta a livello teorico. 
 
Dimensioni:    
 Larghezza:              m.      18,12    (est.parete) 
 Lunghezza:   m.       32,02   (est.parete) 
  Altezza :    m.       5,94 (min interna)  
  Altezza:    m.       7,90 (max al colmo)  
  Superficie                    mq.      580,20
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Il capannone è costituito da 9 portali di luce 18 metri posti ad interassi di 4 metri escluse le 
due testate aventi interasse di 3.87 metri. Il portale è costituito da due colonne HEA 160 di altezza 
5.94 metri, e da una capriata costituita da  elementi con sezione a tubo di dimensioni in mm 80 * 80 
* 4 e di luce complessiva 18 metri. 
L’orditura secondaria è costituita da arcarecci con sezione ad omega mm 120*60*30*3 ad 
interasse di 1,5 metri 
Una delle testate del prefabbricato presenta una zona riservata ad uffici con un primo piano 
costituito da un reticolo di travi tipo HEB160 e HEB200  che supportano tramite pioli di 
collegamento l’orizzontamento in lamiera grecata tipo SOLAC 55 con spessore 1.2 mm e soletta 
collaborante in cls classe 25/30.          
I controventi verticali a croce di Sant’Andrea previsti nella parte interna della colonna sono 
realizzati con profilati ad L dimensioni 45*45 mm aventi lunghezza di 6753 mm collegate alla 
costolatura della piastra di base avente spessore di 1.2 mm. 
La fondazione rialzata continua perimetrale sarà realizzata con CLS classe 25/30 armata con 
acciaio tipo B450 C. 
Sarà realizzata la messa in opera di un vespaio in misto di cava nello spazio delimitato dalla 
fondazione continua, per uno spessore di cm 10/30 compreso la stesura con terna e rullatura con
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 rullo vibrante, successivamente una platea realizzata in CLS 25/30 con inserita rete 
 elettrosaldata in acciaio tipo B450 C con maglie di 20 cm e diametro Ф 6 mm. 
Verrà fornito e posato in opera un pavimento industriale con lo spolvero di apposito materiale 
sulla platea e levigatura della superficie. 
I tirafondi saranno costituiti da tasselli chimici o meccanici, barre filettate inghisate, atti al 
fissaggio delle colonne ai Cordoli in CLS classe 25/30. 
Le colonne portanti realizzate con profili HEA160 dotate di piastre basse atte all'ancoraggio 
tramite tirafondi e piastre alte atte al fissaggio delle capriate tramite bulloni.  
Tutte le superficie metalliche, dopo la costruzione e prima della posa in opera saranno 
trattate con zincatura a caldo, ottenuta tramite immersione in un bagno di zinco fuso a 
temperatura costante e raffreddamento in apposite vasche tale da garantire nessuna 
manutenzione. 
La struttura di baraccamento atta al sostegno dei pannelli di parete, sarà costituita da una 
intelaiatura in ferro scatolare zincato. 
La tamponatura laterale sarà realizzata con pannelli modulari sandwich, costituiti da 
due supporti in laminato d'acciaio zincato e preverniciato a fuoco su base di laminato a caldo, 
isolati termicamente con poliuretano espanso di tipo rigido di spessore 6 cm. Lo spessore 
totale del pannello è cm 6 mentre lo spessore della lamiera è 4/10 sia internamente che 
esternamente. Il montaggio  del pannello avviene in senso orizzontale o verticale e sono 
inclusi i profili di contenimento e di finitura.   
Il manto di copertura sarà realizzato a due falde con pannelli coibentati del tipo sandwich 
costituiti da due supporti in laminato d'acciaio zincato e preverniciato grecato esternamente 
con spessore 4/10. Internamente il supporto metallico è liscio con spessore 4/10. Tra i due 
supporti metallici è inserita la schiuma poliuretanica espansa avente densità 40 Kg/m
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. Lo 
spessore totale del pannello è 4+4 cm di greca con coefficiente di isolamento termico K=0,50 
Kcal/mq h °C. 
Detti pannelli vengono appoggiati ortogonalmente agli arcarecci e parallelamente alle 
capriate, fissati tramite speciali gruppi di fissaggio compresi viti automaschianti, capellotti e 
rondelle di tenuta. Sopra i pannelli  vengono fissati dei fogli in legno multistrato atti a ricevere 
le tegole canadesi fissate tramite chiodi  e silicone. 
La struttura presenta i serramenti in alluminio anodizzato elettrocolore con parti vetrate in 
vetro antinfortunistico 3+3 cm. 
Sono previsti numero 02 portoni di cm 380 x 450 scorrevoli a due ante con struttura in 
tubolare d’acciaio zincato e tamponatura con pannelli sandwich coibentati, completi di guida
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inferiore, superiore e copri guida superiore e numero 02 porte esterne cieche di servizio di cm 
90 x 210 completa di maniglione antipanico.  
Le finestre saranno numero dieci e avranno dimensioni di cm 200 x 100  con tre specchiature  
e  wasistas centrale. 
Si considera per il calcolo strutturale un vincolo statico di incastro al piede. 
 
 
1.2. L’uso dell’acciaio nella Struttura portante 
 
L’acciaio sta assumendo sempre più un ruolo di primo piano nel settore delle 
costruzioni sia civili che industriali. La durata, la resistenza alla corrosione, le caratteristiche 
meccaniche, di resistenza al fuoco e l’assenza di manutenzione nel tempo, così come 
l’esigenza, sempre più attuale, del controllo della sostenibilità e dell’impatto ambientale sia 
dei processi industriali che delle costruzioni realizzate, hanno posto l’acciaio al vertice della 
classifica dei materiali da utilizzare. 
Non a caso progettisti, architetti e tecnici, sempre alla ricerca di nuove forme e di 
risposte alle esigenze di duttilità e “libertà” degli spazi hanno esaltato, negli ultimi anni, 
l’impiego dell’acciaio nelle costruzioni moderne, permettendo di limitare gli ingombri delle 
strutture, e ampliando le luci interne. 
 
1.3. L’uso dei  pannelli prefabbricati sandwich nelle tamponature laterali e 
nella copertura 
 
La prefabbricazione pesante ha in passato consentito la realizzazione di edifici di 
grandi dimensioni, differenziandosi dalle costruzioni leggere per dimensioni, solidità, 
robustezza e resistenza, impiegando in ogni caso, minor tempo di realizzazione rispetto al 
sistema costruttivo tradizionale. 
Dagli elementi essenziali del cemento e del ferro è stato possibile ricavare i pannelli in 
cemento armato di diverse dimensioni per un uso sempre più diffuso nell’edilizia. Attraverso 
l’uso di questi pannelli prefabbricati impiegati per le facciate continue degli edifici si 
registrano enormi vantaggi quali la realizzazione di manufatti cromatici e morfologici di
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dimensioni forma e spessori vari utilizzando sistemi collaudati di collegamento alla struttura 
portante dell’edificio. 
La tecnologia di produzione dei pannelli prefabbricati permette di offrire ai progettisti 
una maggiore libertà di intervento che supera le standardizzate soluzioni di finitura attraverso 
l’introduzione e l’uso di pannelli in acciaio, un laminato preverniciato a base di resine ad alta 
flessibilità. 
Il pannello è definito tipo sandwich in quanto: 
- esternamente da supporto metallico in acciaio zincato e preverniciato 
opportunamente sagomato per garantire rigidezza, dello spessore variabile a seconda 
della richiesta mediamente da 0.2 mm a 0.8 mm; 
-  internamente da un isolamento di resina poliuretanica espansa autoestinguente; 
Lo spessore totale del pannello varia dai 4 cm agli 8 cm in base alle prestazioni richieste  e 
vengono predefinite in fase di produzione.  
I singoli pannelli vengono ancorati all’edificio mediante una struttura di guide 
metalliche che varia in base al tipo di pannello che può presentare sui bordi una scanalatura 
idonea ad accogliere i profili del montaggio. Le guide vengono fissate a loro volta  
meccanicamente alla struttura del manufatto mediante sistemi di ancoraggio che possono 
permettere la regolazione del pannello e assicurare la stabilità della facciata.