Michelangelo Laterza Principi e Sistemi Strutturali per l Architettura. Strutture a guscio

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2 Strutture a guscio

3 Strutture a guscio Un guscio è una struttura di spessore sottile che costituisce una superficie curva, delimitando un volume al proprio interno. Le forme utilizzate possono essere: superfici di rivoluzione; superfici rigate; superfici di traslazione; superfici combinate. Le forme tridimensionali si possono ottenere anche mediante l assemblaggio di barre rigide.

4 Strutture a guscio Non sono rari rapporti luce/spessore pari a 400 o 500 (ad es., spessori da 10 cm possono essere utilizzati per cupole che coprono luci da da 40 a 50 m) grazie allo sviluppo di materiali da costruzione come il cls armato. Questo genere di strutture sono inadatte a reggere carichi concentrati e sono adeguate unicamente in presenza di carichi distribuiti.

5 Strutture a guscio Gusci sferici: forze interne presenti per carichi distribuiti L'esistenza di due insiemi di forze agenti in direzioni diverse all'interno della superficie del guscio tende a indurre un comportamento strutturale simile ad una piastra. Anche nelle strutture a guscio sono presenti le forze di taglio agenti fra strisce adiacenti che contribuiscono alla capacità portante del guscio. Il guscio pertanto è una struttura unica nel suo genere. Si può dire che agisce in modo funicolare per molti tipi diversi di carico anche se la sua forma non è esattamente quella funicolare.

6 Strutture a guscio Gusci sferici: forze interne presenti per carichi distribuiti Le forze di meridiano, in un guscio sotto il pieno carico verticale, sono sempre di compressione. Le forze cerchianti possono essere sia di trazione che di compressione, in funzione della posizione nel guscio. In un guscio semicircolare, o semplicemente di notevole altezza, vi è una tendenza per le strisce di meridiano nella zona più bassa a deformarsi con spostamenti diretti verso l'esterno. Le forze cerchianti che contengono questo movimento sono pertanto di trazione. Vicino alla sommità dello stesso guscio, le strisce di meridiano tendono a deformarsi verso l'interno. Le forze cerchianti oppongono resistenza a questo movimento e sono pertanto di compressione.

7 Strutture a guscio Gusci sferici: forze interne presenti per carichi distribuiti Forze di meridiano Forze cerchianti w: carico per unità di superficie φ: l angolo che definisce la parte di guscio considerata Per carichi concentrati Forze di questo tipo devono essere evitate sulla superficie dei gusci.

8 Strutture a guscio Condizioni di vincolo: anelli di trazione Gli anelli vengono inseriti alla base dei gusci allo scopo di assorbire le spinte orizzontali presenti. Poiché le forze nei meridiani sono sempre di compressione le loro componenti orizzontali, pensate agenti sull anello, hanno sempre verso diretto all esterno della base del guscio. L anello di contenimento, è pertanto, sempre in trazione. Gli anelli possono poggiare direttamente sul terreno oppure su colonne. Gusci senza anelli di trazione avrebbero bisogno di un sistema di contrafforti.

9 Condizioni di vincolo Strutture a guscio Le condizioni di vincolo devono essere tali da evitare flessioni nel guscio. Per questo le condizioni di incastro ai bordi devono essere evitate il più possibile. Nei casi in cui ciò non è possibile viene aumentato lo spessore del guscio in prossimità dei bordi. Altre considerazioni Instabilità dei gusci Effetti delle azioni laterali (vento, sisma)

10 Strutture a guscio Gusci cilindrici: volte a botte

11 Strutture a guscio Gusci a paraboloide iperbolico

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