Tra le “Aziende Partner” sicuramente occupa un posto di rilievo la METAL.RI, che è stata tra le prime aziende ad avvertire le suddette nuove necessità di cambiamento emergenti dalle NTC08 ed a realizzare un sistema costruttivo  strutturale denominato “Sistema MTR®” corredata della relativa "verticalizzazione nativa" per la piattaforma CDS Win denominata “Software MTR®”.  Il tutto finalizzato a sostituire gli artigianali processi di costruzione della carpenteria per cemento armato dal cantiere all’officina, dove le metodologie realizzative evolvono in:

ü  processi costruttivi automatizzati che trasformano le specifiche progettuali dei sistemi prefabbricati elaborati all’interno del sistema di calcolo “CDSWin” in schede di produzione industriale per l’officina di carpenteria metallica;

ü  processi costruttivi industrializzati realizzati in officina e certificati secondo UNI EN ISO 9001 e secondo UNI EN ISO 3834-2;

ü  prodotti marcati CE secondo UNI EN 1090-1:2012.

Questa gamma di prodotti è stata dotata di procedure di progettazione automatizzate basate sull’impiego di modelli di calcolo di “comprovata affidabilità” (Eurocodici Strutturali) che costituiscono la “verticalizzazione nativa” attualmente già disponibile per tutti i clienti del “CDSWin”.

Al fine di mettere direttamente a disposizione degli ingegneri strutturisti le proprie soluzioni strutturali, la METAL.RI S.r.l. (azienda con esperienza  ventennale nell’ambito della progettazione e produzione di sistemi costruttivi strutturali) ha creato la software house INFO.MTR S.r.l. operante secondo un sistema di qualità certificato ISO9001, alla quale ha affidato il compito di sviluppare i modelli matematici specificatamente calibrati per interpretare il funzionamento dei sistemi costruttivi realizzati nelle proprie officine ed inquadrarli nell’ambito dei regolamenti internazionali vigenti (Eurocodici Strutturali), al fine di produrre delle librerie software in grado di dialogare in forma nativa con il sistema di calcolo strutturale “CDSWin” della STS, specializzando tale piattaforma di calcolo anche nell’ambito delle progettazioni di questi sistemi costruttivi. La proposta condivisa dalla società produttrice di software STS e dalla METAL.RI è stata di mettere gratuitamente a disposizione di tutti i clienti che utilizzano “CDSWin”, che ne fanno richiesta, l’utilizzo delle suddette librerie in modo che possano verificarne l’estrema facilità e immediatezza d’uso e la capacità che tali soluzioni costruttive hanno di conferire, ai sistemi strutturali che li impiegano, i seguenti vantaggi prestazionali:

ü  automazione della filiera di prodotto a garanzia della corretta esecuzione dell’opera;

ü  processi costruttivi del prodotto industrializzati e certificati;

ü  sistemi costruttivi del prodotto marcati CE che riducono la responsabilità sia dell’esecutore che della Direzione dei Lavori;

ü  miglioramento del comportamento antisismico dei sistemi strutturali;

ü  miglioramento dei sistemi di fondazione;

ü  miglioramento della flessibilità e della qualità architettonica dell’opera;

ü  miglioramento della sicurezza del cantiere;

ü  estrema rapidità e semplicità di esecuzione dell’opera;

ü  riduzione delle opere di carpenteria e del personale specializzato;

ü  riduzione del costo della manodopera;

ü  miglioramento della capacità di programmazione del cantiere;

ü  riduzione dei tempi di disarmo;

ü  riduzione scarti di cantiere;

ü  riduzione e certezza dei costi di realizzazione;

ü  incremento della durabilità delle opere.

La garanzia della corretta esecuzione e del costo certo

A tutti gli utilizzatori della piattaforma software per il calcolo strutturale “CDSWin” che fanno richiesta alla STS, viene gratuitamenteconcessa la possibilità di specializzare la propria piattaforma di calcolo anche nell’ambito delle progettazioni dei sistemi costruttivi dellaMETAL.RI. L’immediato vantaggio è la facilità e la rapidità del processo progettuale che viene assistito da specifiche utility che automaticamente propongono caratteristiche dimensionali, dei sistemi costruttivi prefabbricati, tecnicamente ed economicamente sostenibili. Dopo l’elaborazione del modello e la verifica di idoneità dei componenti strutturali, secondo il consueto processo del “CDSWin”, il cliente può inviare l’archivio del proprio progetto in una specifica area dedicata della STS (info.prefabbricati@stsweb.it) per ottenere una valutazione del costo dei sistemi prefabbricati impiegati e eventuali suggerimenti intesi a ottimizzarne l’utilizzo. Al termine della propria progettazione il cliente STS può richiedere la redazione di una formale offerta economica di fornitura a piè d’opera dei sistemi costruttivi prefabbricati impiegati a garanzia del costo certo della propria soluzione strutturale.

Ulteriore elemento di certezza che tale procedura è in grado di offrire al cliente STS, è la garanzia di conformità del sistema costruttivo progettato con quanto effettivamente realizzato. Infatti grazie alle procedure software su cui si basa il processo costruttivo della METAL.RI è possibile:

1. estrarre le informazioni contenute nell’archivio del “CDSWin” che descrivono dettagliatamente ed esaustivamente i particolari costruttivi degli elementi prefabbricati così come progettati dal cliente STS;
2. elaborare automaticamente le schede di produzione della carpenteria metallica sulla base delle suddette specifiche progettuali;
3. validare mediante procedura di verifica, prevista nel sistema di qualità aziendale, le suddette schede di produzione e inoltrarle alle officine di carpenteria metallica;
4. apporre il marchio CE sui prodotti di officina che garantisce la completa rispondenza del prodotto finito alle prestazioni dichiarate.

Il rispetto delle normative e la certificazione del prodotto

Il vantaggio legato all’impiego dei sistemi costruttivi della METAL.RI. consiste nell’utilizzo di prodotti a norma secondo quanto previsto dalle NTC 2008 e dagli Eurocodici Strutturali ma soprattutto dotati di un sistema di controllo della produzione certificato UNI EN 1090-1:2012, ossia la certificazione che permette di apporre il marchio CE sui materiali. La METAL.RI., inoltre redige la dichiarazione di conformità (che secondo il Regolamento per i Prodotti da Costruzione si chiama dichiarazione di prestazione) offrendo un considerevole vantaggio in termini di riduzione di responsabilità sia per l’appaltatore che per la direzione dei lavori.

Tenuto conto che la durata e la conformità dell’elemento strutturale prodotto sono garantiti dalla qualità della saldatura la METAL.RI. si conforma a quanto indicato dalle norme UNI EN ISO 9001:2008 “Sistemi di gestione per la qualità – Requisiti” ed in particolare fanno riferimento alla norma UNI EN ISO 3834:2006, che costituisce un efficace riferimento per la realizzazione di manufatti industriali prodotti con il processo di saldatura.        

La flessibilità, la qualità e la durabilità

Il Sistema di travi prefabbricate MTR® della METAL.RI. è composto dalle seguenti tre tipologie di travi tralicciate:

Trave MTR® A autoportante in fase di montaggio e getto dell’impalcato con fondello inferiore in acciaio.

Trave MTR® T da casserare e puntellare in fase di montaggio e getto dell’impalcato, priva di fondello inferiore e completamente annegata nel calcestruzzo gettato in opera.

Trave MTR® C autoportante in fase di montaggio e getto dell’impalcato con fondello inferiore in calcestruzzo.

La Trave MTR® A è autoportante in fase di montaggio e getto dell’impalcato e permette di soddisfare qualsiasi esigenza architettonica, rappresentando la soluzione alternativa e ideale rispetto ai limiti costruttivi che caratterizzano i sistemi tradizionali. Questa soluzione strutturale consente di realizzare strutture intelaiate in zona sismica di qualunque categoria abbinando differenti tipologie di solaio in funzione dell’edificio e delle prestazioni funzionali richieste.

La Trave MTR® T è la soluzione che sostituisce la classica armatura ad aderenza migliorata da assemblare in opera: una prefabbricazione leggera da abbinare ai sistemi costruttivi tradizionali, ideale nell’edilizia residenziale. La Trave MTR® T non è autoportante e deve essere appoggiata su cassero o su soletta della lastra predalles. Con le Travi MTR® T è possibile realizzare travi a spessore di solaio dove il calcestruzzo armato ordinario non lo permette. Le sezioni delle Travi MTR® T consentono di rispettare agevolmente il rapporto dimensionale trave-pilastro imposto dalle NTC 2008, senza sovradimensionare i pilastri per realizzare travi a spessore. Le Travi MTR® T possono essere abbinate a qualunque tipo di solaio e di struttura verticale, non hanno dimensioni standard di produzione e si possono impiegare nei settori dell’edilizia dove l’autoportanza non è indispensabile, sia per le nuove realizzazioni, sia per il recupero di edifici esistenti.

La Trave MTR® C è La soluzione migliore negli interventi, in cui è richiesta la resistenza al fuoco. Il fondello inferiore in calcestruzzo, opportunamente dimensionato, ha funzione di cassero e di appoggio per il solaio. La Trave MTR® C si può abbinare a qualsiasi tipo di struttura verticale e di solaio, autoportante e non, nella realizzazione di centri commerciali, parcheggi multipiano, alberghi, centri congressi, scuole, ponti ed edifici industriali. Progettata in stabilimento, è autoportante in tutte le fasi transitorie di montaggio e getto dell’impalcato ed elimina l’utilizzo di casseri e puntelli.

Il processo di realizzazione delle travi con il sistema misto acciaio - calcestruzzo in officina permette sia di ottenere travi di spessore, lunghezza e larghezza variabili con intradosso prefinito sia di semplificare notevolmente gli aspetti costruttivi. Le dimensioni di tali elementi sono dettate dal loro specifico utilizzo e stabilite dopo un accurato e calibrato calcolo statico.

Il sistema delle travi MTR® consente di contenere l’altezza della sezione trasversale dell’elemento costruttivo nel rispetto delle vigenti normative nazionali ed internazionali che nella pratica corrente si traduce in possibilità di impiego di travi a spessore di solaio. Per strutture residenziali, commerciali, scolastiche, socio-sanitarie e del terziario le soluzioni della METAL.RI riescono ad offrire questa performance per luci considerevoli consentendo la possibilità di sviluppare soluzioni architettoniche di grande flessibilità e qualità. La resistenza meccanica al fuoco del piatto metallico inferiore di cui si compone l’elemento strutturale è garantito mediante l’uso di vernici intumescenti, intonaci o cartongesso R.E.I. In questo modo qualsiasi trave prefabbricata può rispondere alle richieste di resistenza al fuoco ottemperando alle vigenti normative. Utilizzare prodotti durevoli oltre a garantire la vita utile dell’opera concorre a diminuire l’esigenza di manutenzione con conseguente diminuzione dei costi ad essa legati. La durabilità dell’opera, così come richiesta dalla normativa vigente, non è solo diretta conseguenza dei prodotti utilizzati ma anche della corretta posa in opera degli elementi strutturali, ossia eliminando i presupposti della corrosione elettrochimica o da contatto (cosiddetto “effetto pila”), nonché della cura dei dettagli costruttivi.

La tecnologia e il comportamento antisismico

Il tema della sicurezza antisismica delle costruzioni multipiano è attualmente affrontato con i criteri e le metodologie che sono in linea con i più recenti sviluppi delle normative internazionali. Il sistema costruttivo delle travi MTR®“autoportanti” prodotte dalla METAL.RI è particolarmente performante in tale ambito perché è capace di migliorare il complessivo comportamento antisimico del sistema strutturale nel quale si inserisce. Tale peculiarità si esalta con la possibilità che questo elemento costruttivo ha di articolarsi secondo due distinte fasi costruttive nelle quali muta le proprie caratteristiche di carico, di materiale e di schema di funzionamento statico.

La Fase 1, transitoria, inizia con la posa in opera dei tralicci di acciaio prodotti in officina e si conclude con il consolidamento del getto di calcestruzzo. In questa fase la trave è metallica, il suo schema di funzionamento è di tipo isostatico ed è sottoposta all’azione del suo peso, del peso della parte di solaio che su di essa si poggia e del peso del calcestruzzo fluido di riempimento.

La Fase 2 interviene dopo l’indurimento del calcestruzzo quando la trave è sottoposta all’azione dei carichi permanenti non strutturali e dei carichi variabili ed è solidarizzata con i componenti strutturali contigui (travi e pilastri) per cui muta il suo schema di funzionamento statico che da semplice appoggio diviene iperstatico.

E’ importante sottolineare che lo stato di sollecitazione prodotto dai carichi associati alla Fase 1 è completamente assorbito dalla struttura di acciaio semplicemente appoggiata che non consente l’instaurarsi di un regime di flessione nelle sezioni di estremità.  Conseguentemente i carichi che sollecitano la struttura di acciaio solidarizzata con il calcestruzzo sono esclusivamente quelli di Fase 2 per cui il regime di flessione che si sviluppa nelle sezioni di estremità della trave è dovuto esclusivamente ai carichi permanenti non strutturali e ai carichi variabili come illustrato nella seguente figura.

Il risultato che si ottiene è l’ottimizzazione dello sfruttamento del traliccio di acciaio, calibrato per resistere a momento positivo in campata (Fase 1) e il contenimento della sollecitazione flettente in corrispondenza delle sezioni di estremità delle travi composte (Fase 2) che consente la possibilità di contenere le dimensioni dell’altezza della sezione trasversale della trave. I pilastri usufruiscono del vantaggio derivante dall’impiego di questa tecnologia in quanto la ridotta richiesta di capacità resistente nelle sezioni di estremità delle travi impegnate dalla sollecitazione flettente prodotta dall’azione dei soli carichi di Fase 2comporta una riduzione del fattore di protezione dei pilastri come si evince dalle formule indicate al § 7.6.6.4 Gerarchia trave-colonna delle Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 14/01/2008.

L’applicazione del principio della Capacity Design, nel caso di impiego di questa tipologia di trave, richiede ai pilastri una minor risorsa di resistenza. Il sistema che complessivamente si ottiene è più performante perché realizzabile con caratteristiche dimensionali di travi e pilastri più contenute rispetto a quelle di un tradizionale sistema strutturale di calcestruzzo armato gettato in opera. Adottando questo sistema costruttivo, alternativo ad una tradizionale soluzione strutturale di calcestruzzo armato ordinario, si ottengono i seguenti effetti di miglioramento antisimico:

1. minore impegno di resistenza richiesto ai pilastri per effetto della riduzione del fattore di protezione  secondo quanto indicato al § 7.6.6.4 Gerarchia trave-colonna delle Norme Tecniche per le Costruzioni D.M. 14/01/2008;
2. riduzione dell’azione sismica per effetto delle più contenute caratteristiche dimensionali delle travi e dei pilastri (minore massa strutturale);
3. riduzione del livello di stress sul sistema di fondazione per effetto della minore massa strutturale che comporta sia una riduzione della forza sismica orizzontale che dello scarico verticale in fondazione.

Si dispone quindi di una tecnologia a norma, ideale anche per le zone a più alto rischio sismico.

Il collegamento degli elementi del Sistema MTR® con gli elementi portanti contigui, come travi in continuità, pilastri e setti, avviene con la realizzazione di nodi strutturali mediante l’impiego di barre in acciaio B450C per calcestruzzo armato. A maturazione del calcestruzzo gli elementi del Sistema MTR® sono strutture composte acciaio-calcestruzzo, ma la sezione di attacco trave - pilastro è a tutti gli effetti, dal punto di vista flessionale, una sezione in calcestruzzo armato ordinario.

La progettazione dei nodi trave - pilastro assicura alla struttura un comportamento dissipativo e duttile nel rispetto del criterio di gerarchia delle resistenze. Ai nodi di collegamento sono presenti le staffe per il confinamento del calcestruzzo secondo i minimi di normativa.

Dopo aver posizionato le travi ed i solai e aver disposto le armature lente in prossimità dei nodi di collegamento delle travi con gli elementi verticali, viene effettuato il getto di calcestruzzo che rende l’aspetto del manufatto finito del tutto identico a quello che si ottiene con il tradizionale cemento armato ordinario.

Un'altra caratteristica di tali travi, che ha risvolti anche sul piano economico, scaturisce dal fatto che oltreché dal punto di vista della protezione agli incendi, come già in precedenza accennato, la struttura metallica, inglobata nel calcestruzzo, viene fornita dal produttore già protetta dall’ossidazione dovuta agli agenti atmosferici. Infatti nel caso di fondello in acciaio il piatto inferiore è trattato su entrambi i lati con primer antiruggine e nella parte visibile con resina aggrappante, il tutto pronto per essere intonacato. Così facendo sia si protegge l’acciaio sia si dispone di una superficie pronta per essere intonacata, pertanto tali travi non necessitano di alcuna manutenzione o trattamento pre o post posa in opera, con conseguente riduzione di costi in termini di materiali, tempi e manodopera.

Un’altra delle caratteristiche delle travi prefabbricate, oltre le elevate prestazioni statiche, è la grande flessibilità di composizione strutturale infatti possono adattarsi a qualsiasi tipo e geometria di struttura verticale ed essere disponibili con forme e dimensioni diverse.  Possono essere impiegate sia per le nuove realizzazioni quanto per il recupero di edifici esistenti.

Al fine di ottenere l’intradosso dei solai completamente piani tale tecnologia lascia al progettista la massima libertà progettuale senza vincoli per  la distribuzione interna degli ambienti.

La naturale facilità di abbinamento con pilastri e solai di diversa tipologia insieme alle alte capacità prestazionali ed alla flessibilità di utilizzo diventa una prerogativa rilevante per i suoi naturali interlocutori: progettisti, imprese edili e produttori di prodotti complementari.

L’innumerevole diversità delle tipologie di travi realizzabili (piane, di colmo per tetto a falde, centinata, centinata con sbalzo, centinata in piano, centinata estradossata) insieme ai sistemi costruttivi pluriplano, idonei alla realizzazione di edifici anche strutturalmente complessi, rendono le travi prefabbricate capaci di soddisfare qualsiasi esigenza nel settore delle costruzioni sia dal punto di vista tecnico che economico. Il loro impiego spazia dalle civili abitazioni ai capannoni industriali, dai complessi commerciali alle autorimessesenza particolari vincoli e garantendo un abbinamento ottimale con le più svariate tipologie di solaio e strutture verticali.

Ulteriori vantaggi

La flessibilità di impiego di questo tipo di trave permette un’agevole applicazione dei principi dell' industrializzazione nell’edilizia; è possibile pianificare la consegna dei materiali, la messa in opera delle strutture e l’utilizzo mirato della manodopera. Infatti una volta prodotte in stabilimento vengono consegnate in cantiere immediatamente prima della posa in opera saltando così sia la fase di stoccaggio che le successive movimentazioni.

In questo modo si può procedere ad una più accurata programmazione dei lavori, ad un minor impiego di materiale di casseratura con relativi sfridi, ad una minor perdita di tempo per la pulizia, per le operazioni di armo e disarmo delle travi, ad una minore presenza di manodopera specializzata.

Essendo calibrata in funzione delle esigenze di progetto, sia architettoniche che strutturali, consente un risparmio di tempo oltreché di risorse economiche ed umane. In riferimento a quest’ultimo aspetto basti pensare che lo scarico e la posa in opera di una trave sono operazioni che richiedono pochissimi minuti. La leggerezza dell'elemento trave permette un posizionamento veloce e preciso impiegando una qualsiasi gru utilizzata normalmente in cantiere, con l'impiego di un gruista e di due operai che seguono le operazioni di messa in opera; successivamente alla posa si procede con il getto di calcestruzzo.

Si ottiene così un risparmio di manodopera quantificabile con circa l’80% rispetto ai sistemi costruttivi tradizionali ed una riduzione di materiali ausiliari di circa il 90%. Minor calcestruzzo utilizzato, minore manodopera, minore quantità di legname utilizzata, minor utilizzo di minuteria metallica rispetto a quella normalmente utilizzata per la realizzazione di banchine e casseri, nessun costo di noleggio aggiuntivo; tutti questi aspetti si traducono in un notevole vantaggio economico che si ripercuote anche dal punto di vista ambientale, aspetto quest’ultimo non trascurabile al giorno d’oggi.

Grazie alla riduzione delle attività di cantiere, gli addetti possono dedicare maggiore concentrazione alle altre attività parallelamente, a vantaggio dell’impresa, viene anche ridotto il livello di addestramento richiesto per le maestranze. Tale ottimizzazione dei tempi e costi si traduce anche in un veloce ritorno dell’investimento per il committente dell’opera.

Ogni edificio può essere progettato e realizzato sfruttando le caratteristiche tecniche di una sola tipologia di Trave MTR, oppure prevedendo l’utilizzo di più tipologie contemporaneamente. Un ventaglio di possibilità per ottenere il risultato ottimale e soddisfare qualsiasi esigenza tecnica ed economica.

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