Verifica dell’integrità strutturale e della capacità di carico
I problemi di integrità strutturale diventeranno presto evidenti nella progettazione di edifici in acciaio prefabbricati qualora lo spessore dei materiali, le distanze tra le colonne o l’ancoraggio delle fondazioni non siano coerenti con i carichi operativi previsti sull’edificio. Inoltre, i collegamenti della carpenteria secondaria e i carichi dinamici derivanti da attrezzature e scorte immagazzinate all’interno dell’edificio comporteranno un rischio ancora maggiore se non inclusi nei calcoli dei carichi.
Cause della deformazione precoce di edifici in acciaio prefabbricati sottodimensionati
Una deformazione eccessiva delle travi e delle colonne di strutture in acciaio e portali in acciaio si verifica principalmente a causa dell’assenza di calcoli adeguati dei carichi accidentali e permanenti. In casi sfortunati, le fondazioni a pozzo individuano l’acciaio di qualità inferiore nei giunti e la struttura in acciaio cede in modo ripetitivo e inequivocabile. Le ricerche sulle prestazioni degli edifici dimostrano che gli edifici non progettati ingegneristicamente vengono messi fuori servizio sette volte più spesso rispetto a quelli progettati con calcoli dei carichi.
Calcoli dei carichi dovuti al vento e ai terremoti secondo EN 1991-1-4 e ASCE 7-22
Nell'ambito della norma EN 1991-1-4 è richiesto uno studio localizzato sul sollevamento provocato dal vento, con zone ventose definite. Nelle aree costiere, il sollevamento provocato dal vento risulta maggiore rispetto a quello riscontrabile nell’entroterra. Nelle disposizioni ASCE 7-22, le categorie sismiche sono correlate ai tipi di suolo; l’assenza di tale correlazione rappresenta uno dei motivi per cui il 32% dei guasti dei tirafondi è stato attribuito a verifiche strutturali. Nelle aree in cui i carichi da neve ammontano a 1,6 kN/m² o più, l’applicazione congiunta delle due norme diventa la prassi per affrontare i carichi combinati.
Studio di caso: Crollo nella regione costiera del Guangdong (2022), collegato alla mancata verifica della resistenza al sollevamento provocato dal vento
Un crollo di un magazzino nel Guangdong nel 2022 ha rivelato una grave lacuna nella resistenza alla pressione del vento. L’edificio resisteva a una pressione del vento di 0,35 kN/m², mentre il valore richiesto per la regione era di 0,85 kN/m². Gli investigatori hanno individuato la causa del cedimento nelle contropareti e nelle travi di colmo del tetto. I componenti del tetto in questione non erano dotati di un sistema di controventatura ed erano distanziati tra loro di 1,5 m, ossia del 40% in più rispetto al passo indicato nella norma ASCE 7–22. L’incidente ha portato a un aggiornamento dell’applicazione delle normative su scala nazionale, con particolare attenzione all’obbligo di effettuare calcoli dei carichi asimmetrici del vento nei progetti costieri di strutture prefabbricate.
Valutare la protezione contro la corrosione per garantire la durabilità delle strutture prefabbricate in acciaio per magazzini
Perché la corrosione localizzata causa il 68% dei guasti prematuri dei magazzini prefabbricati in acciaio (ISO 12944–2018)
La corrosione localizzata, secondo la norma ISO 12944–2018, ha inizio nei punti deboli, quali i bordi tagliati, le saldature o le aree soggette ad usura, il che può provocare il distacco del rivestimento protettivo. L’umidità può causare una forma di corrosione concentrata che si sviluppa al di sotto della superficie; ciò può determinare il distacco del rivestimento protettivo e un accumulo di sollecitazioni in quella zona. Questi attacchi possono ridurre drasticamente l'affidabilità della struttura, mentre la corrosione può rimanere invisibile e non rilevata per un lungo periodo.
L’adeguato abbinamento dei sistemi di zincatura a caldo e di rivestimento alle classi di severità ambientale C3–C5
La prevenzione della corrosione deve essere adeguata alla classificazione ambientale:
Aree industriali e costiere (C5-M): zincatura a caldo (≥85 μm) + vernice di finitura epossipoluretanica
Aree umide temperate (C4): primer ricco di zinco + vernice di finitura poliestere da 200 μm
Ambienti interni asciutti (C3): è sufficiente un rivestimento in polvere poliestere
Nell’aggressivo ambiente marino del Guangdong
Verificare la selezione del tipo di acciaio e la certificazione del materiale
Variazione della resistenza a snervamento nei lotti non certificati di acciaio Q345B — rischio fino al 15%
A causa dell’incertezza relativa al contenuto certificato di acciaio Q345B, la sicurezza potrebbe essere compromessa: i risultati di prove indipendenti mostrano una resistenza a snervamento inferiore alle specifiche a causa della laminazione a caldo, della mancanza di controllo e della non uniformità della lega, con conseguenti riduzioni di resistenza fino al 15%. Questa variabilità compromette l’integrità strutturale del materiale. I rapporti di prova di fabbrica EN 10204 3.1 costituiscono l’unica verifica riconosciuta e forniscono un rapporto sui risultati delle prove, compresa l’analisi chimica, la verifica della resistenza a snervamento/resistenza a trazione e la tracciabilità per ogni lotto.
Rispetto alle norme ASTM A656 ed EN 10025–2, vale la pena valutare la resistenza minima a snervamento e a trazione, nonché la loro idoneità alla deformazione a freddo.
Norma Resistenza minima a snervamento Resistenza minima a trazione Idoneità alla deformazione a freddo
ASTM A656 Gr.50 345 MPa 450 MPa Limitata (spessore ≥16 mm)
EN 10025–2 S355 355 MPa 470 MPa Eccellente (tutte le sezioni)
EN 10025–2 S355 offre una duttilità e saldabilità sensibilmente superiori rispetto ad ASTM A656, con una riduzione del rischio di fessurazione del 40% nei collegamenti complessi. Inoltre, le sue caratteristiche meccaniche prevedibili, unite a prove fornite da terze parti, garantiscono un eccellente supporto per una progettazione antisismica affidabile.
Conferma della conformità agli standard internazionali e alle certificazioni di qualità
il 41% delle importazioni di capannoni prefabbricati in acciaio è stato rifiutato dal mercato europeo (rapporto 2023) a causa di lacune nella documentazione relativa alla Classe di esecuzione 2 della norma EN 1090-1
Per i mercati soggetti a regolamentazione legale, la certificazione EN 1090-1 Classe di esecuzione 2 è obbligatoria per le strutture prefabbricate in acciaio portanti. Una relazione dell'Unione europea (UE) del 2023 ha indicato che il 41% delle importazioni è stato respinto a causa della mancanza di alcuni documenti critici, quali procedure di saldatura, tracciabilità dei materiali e registri delle prove di carico. La mancata fornitura di tutta la documentazione richiesta comporta ritardi e un aumento dei costi complessivi del 15%-30%, principalmente a causa dei costi associati allo stoccaggio, al ripristino e alle nuove prove. I membri devono sempre richiedere:
- Certificazione verificata da terzi per il Controllo della produzione in fabbrica (FPC)
- Marcatura CE accompagnata da una Dichiarazione di prestazione, conformemente all’Allegato ZA
- Fascicoli tecnici contenenti dettagli sulla protezione contro la corrosione e sulle connessioni, nonché sulle ipotesi di carico
La mancanza di una certificazione ISO 9001 da parte di un fornitore indica l’impossibilità di fornire una tracciabilità completa del proprio sistema di gestione per la qualità. Ciò rappresenta una sfida per la conformità agli aspetti sismici, di sollevamento (uplift), corrosione e durabilità a lungo termine.
Sezione FAQ
Perché la protezione contro la corrosione è fondamentale per le strutture prefabbricate in acciaio destinate a magazzini?
L’importanza nella progettazione dei magazzini consiste nel garantire che la struttura non collassi e rimanga in uno stato stabile, evitando così deformazioni e danneggiamenti causati dal cedimento di progetti non adeguatamente calcolati per sopportare i carichi operativi.
Quali norme devono essere considerate nell’analisi dei carichi dovuti al vento e ai terremoti?
Norme come EN 1991-1-4 e ASCE 7-22 sottolineano l’importanza dell’analisi dei carichi dovuti al vento e ai terremoti al fine di progettare strutture in grado di evitare i rischi associati al cedimento strutturale, ad esempio il cedimento dei bulloni di ancoraggio.
In che modo la corrosione influisce sui magazzini prefabbricati in acciaio?
La corrosione localizzata è particolarmente pericolosa per saldature, giunti e bordi tagliati. Questa può concentrare le sollecitazioni in un elemento strutturale e compromettere l’integrità del materiale. In definitiva, questa forma di corrosione localizzata provoca un cedimento prematuro della struttura.
Le classificazioni C3, C4 e C5 sono utilizzate nella norma ISO 12944–2018 e determinano le misure protettive adottate per prevenire la corrosione. Le aree che richiedono sistemi C5-M sono gli ambienti marini e industriali.
Qual è il vantaggio derivante dall’uso di un acciaio di qualità superiore nella costruzione del magazzino?
Adottando un acciaio di qualità superiore, come l’EN 10025–2 S355, l’acciaio offrirebbe prestazioni molto migliori nei confronti dei terremoti e, grazie alla sua natura duttile, si avrebbe una significativa riduzione della tensione di snervamento.
Quali sono i fattori fondamentali per la compatibilità globale?
Per i mercati globali e per condurre operazioni di commercio internazionale, gli standard pertinenti sono la norma EN 1090–1 (Classe di esecuzione 2), la marcatura CE e i sistemi di gestione della qualità ISO 9001.