PARTE III PROGETTO DI ELEMENTI STRUTTURALI IN C. A.

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1 PART III PROGTTO DI LMNTI TRUTTURALI IN. A.

2 INDI III.1 OLAIO III.1.1 ANALII DI ARIHI III.1. ANALII DLL OLLITAZIONI III.1.3 PROGTTO DL OLAIO A FLION MPLI III.1.4 DIMNIONAMNTO A FLION MPLI allo TATO LIMIT DI RIZIO (.L..) III.1.5 ONFRONTO ON IL MTODO DLL TNIONI AMMIIBILI III.1.6 DIMNIONAMNTO A FLION MPLI allo TATO LIMIT ULTIMO (.L.U.) III. TRAV III..1 ANALII DI ARIHI III.. ANALII DLL OLLITAZIONI III..3 PRDIMNIONAMNTO DLLA RIGIDZZA III..4 ONFRONTO TRA TATI LIMIT (.L..-.L.U.) IN UNA TRAV PRVALNTMNT INFLA III..5 DIMNIONAMNTO A TAGLIO (.L.U.) III..6 DIMNIONAMNTO A TORION (.L.U.) III.3 PILATRO III.3.1 ANALII DI ARIHI III.3. ANALII DLL OLLITAZIONI III.3.3 PROGTTO PILATRI A OMPRION MPLI O NTRATA on il MTODO DLL TNIONI AMMIIBILI (M.T.A.) III.1.4 DIMNIONAMNTO A OMPRION MPLI O NTRATA allo TATO LIMIT DI RIZIO ULTIMO (.L...L.U.) III.3.5 DIMNIONAMNTO A PROFLION (.L..-.L.U.) 10

3 III.4 PLINTO III.4.1 DIMNIONAMNTO A FORZO NORMAL NTRATO III.4. DIMNIONAMNTO A FORZO NORMAL NTRIO III.5 TRAV DI FONDAZION ALLGATI A. ARHITTTONII con elementi di Bioarchitettura B. ARPNTRI del conglomerato e dell armature in acciaio: L edificio progettato è simile a quello di cui si allega l architettonico, sarà compito degli studenti elaborare le carpenterie sul presente architettonico. ome indicato nella Premessa ambedue gli allegati sono scaricabili dal sito internet della Prima Facoltà di Architettura,Dipartimento d Ingegneria trutturale e Geotecnica:disg. uniroma1.it / mele oppure sylos labini 103

4 INTRODUZION Il progetto di una struttura richiede,come noto,dapprima la scelta degli elementi strutturali che la compongono,distribuiti e vincolati opportunamente, secondo quanto delineato nella Parte! a,in modo da assolvere al criterio di sicurezza intrinseco. Il dimensionamento degli elementi di un edificio in c.a. è svolto con il metodo semiprobabilistico agli stati limite secondo la vigente normativa italiana G.U.9/96 e/o gli urocodici 1 (azioni) ed (c.a ) In modo da contemperare i moderni criteri di sicurezza di calcolo di progetto ( da cui il pedice d iniziale di design, nei vari simboli). i svolge anche il confronto con il tradizionale metodo delle tensioni ammissibili usato per quasi un secolo in Italia, in modo da evidenziare i vantaggi ed i limiti dei vari metodi, specie nel confronto con le opere in muratura. La radice culturale comune fra Ingegneri dili ed Architetti, che la dispensa vuole mantenere desta,come nel nome Dipartimentale pur confluendo attualmente le Facoltà romane in Atenei diversi ma con dichiarate valenze umanistiche, si può simboleggiare con le valutazioni che sopra sono state chiamate della sicurezza intrinseca incentrata sulla scelta della Geometria inerziale delle Masse e delle Rigidezze specie vincolari, che precede la sicurezza di calcolo. Le scelte architettoniche e tecnologiche iniziali devono recepire tali fondamenti ed i collegamenti essenziali da insegnare nelle discipline propedeutiche al Laboratorio di ostruzioni dell Architettura,che pertanto serve a tale scopo precipuo multidisciplinare, ancora non realisticamente raggiungibile con l organizzazione didattica attuale. Tutto il bagaglio di calcolo qui delineato o l impiego degli altri urocodici: 3 (acciaio) 4 (miste) 5 (legno) 6 (murature) 7 (geotecnica) 8 (sismica) è un approfondimento necessario ma non sufficiente se viene slegato dalle origini. culturali. Tutta la dispensa è inutile utopia se non suscita la memoria delle predette radici, che hanno permesso di realizzare ostruzioni meravigliose, quando non esistevano i computers o gli eurocodici e si contemperavano fortemente i contenuti umanistici con quelli scientifici, aspetto che va urgentemente recuperato nella Didattica. L equilibrio poi fra i forti interessi per la nuova cubatura ed il recupero dell esistente, anche con un modesto premio di cubatura, ad esempio abbinato ad aree dimesse o di completamento o previo la demolizione per riqualificare, necessita di chiari regolamenti edilizi per favorire un valido sviluppo per l uomo e per l ambiente urbanizzato, essendo peraltro difficile variare fabbricati esistenti specie in zona sismica. 104

5 L efficacia del c. a. ad es. in fondazione o per le infrastrutture deve contemperarsi inoltre con lo sviluppo delle costruzioni in muratura od in legno, anche nel campo del consolidamento, specie dell esistente di limitati piani. 105

6 III.1 OLAIO 106

7 III.1.1 ANALII DI ARIHI MPI DI TIPOLOGI DI OLAI: OLAIO DI OPRTURA A TRRAZZO Neve Roma qq sk 1.15kN/m ovraccarico acc. qq.0 kn/m ; q 1.0 kn/m; Q.0 kn/m KN/m 3 Quantità (m) KN/m %l x0.0/ x0.0/ pp 5.05 pp+qq 7.05 OLAIO D ABITAZION KN/m Quantità (m) KN/m x0.0/0.50l 0.38x0.0/ pp 4.95 pp+qq 7.95 ovraccarico acc. qq sk.0kn/m ; Q.0kN Tramezzi q 1.0 kn/m ; qq 1.0 kn/m min equivalente OLAIO PR MAGAZZINO AUTORIMA KN/m 3 Quantità (m) KN/m x0.18/ x0.18/ pp 4.15 pp+qq

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9 LTA DLL UNITA DI MIURA Nel presente dimensionamento viene usata come unità di misura della resistenza, anziché il Mpa (megapascal), come negli usuali programmi di calcolo: MN N Kg p t 1 MPa m mm cm m viene usato il KiloNewton/cm : KN Kg p MN t MPa cm cm m m sia per fare direttamente riferimento alla sigla con cui in Italia è denominato l acciaio, sia per avere le dimensioni di progetto direttamente in centimetri. i ricorda inoltre l equivalenza fra le unità di misura, la grandezza scalare della pressione, o per quella vettoriale della tensione, che si utilizzavano in passato: Kg cm t 10 m p 1 1atm 10m H O 760mm Hg Kg cm MN 0.1 m N 0.1 mm KN 0.01 cm 1 0.1MPa 109

10 LTA DI MATRIALI NORMATIVA 9 RITNZ DI ALOLO DL ONGLOMRATO σ τ τ 0 max RK 4 σ + ( N / mm ) 4 RK ( N / mm ) 15 RK ( N / mm ) 15 amm MTODO DLL TNIONI AMMIIBILI R RITNZA UBIA ( N / mm ck ) TNIONI AMMIIBILI σ amm ( N / mm ) TNIONI AMMIIBILI NORMALI 0.7 σ amm ( N / mm ) TNIONI TANGNZIALI AMMIIBILI τ c 0 TNIONI TANGNZIALI MAX τ c max f cd es RITNZ DI ALOLO DLL AIAIO NORMATIVA 96 RITNZ DI ALOLO DL ONGLOMRATO TATO LIMIT DI RIZIO ULTIMO σ a 0.5 f AMBINT POO P AGGRIVO A ( ) fck ( )0.83R f ck ck 0.83R fcd ult γ c 1.0 1, 6 ARIHI RARI R γ c ARIHI QUAI PRMANNTI Q yk ck RITNZA ILINDRIA f ( N / mm ) ck f.l..: A+Q.L..: A+ R.L..: P+ Q.L..: P+ R.L.U.: P+ R 0. 4 f / d k γ f 0.5 f / γ f 0.45 f / γ d k d k f 0.60 f / γ d k f ( N / mm ) (0) ,64 8,83 7,47 9,96 10,37 (5) ,3O 11,04 9,93 1,45 1,97 (30) ,96 1,45 11,O 14,94 15,56 (35) ,6 14,5 13,07 17,43 18,16 (40) 33,0 13,8 17,01 14,94 19,9 0,75 (45) 37,35 14,94 18,67 16,81,41 3,34 cdk f cd f ck /,5 f ck /,5 f ck /,0 f /, ck f / 1. 6 ck / 1. 6 f ck ARIHI QUAI PRMANNTI ARIHI RARI RITNZ DI ALOLO DLL AIAIO f 0.5 f f γ d d yk f 0.7 f γ yk Feb44K? f 44 KN / cm ONTROLLATO IN TABILIMNTO yk Feb44? f 44 / KN / cm NON ONTROLLATO yk yk / 110

11 AZIONI DI ALOLO (estratto dalla Gazzetta Ufficiale n 9 del 5 Febbraio 1996) Le verifiche devono essere condotte nei riguardi degli stati limite d esercizio e degli stati limite ultimi. Le azioni sulla costruzione devono essere cumulate in modo da determinare condizioni di carico tali da risultare più sfavorevoli ai fini delle singole verifiche, tenendo conto della probabilità ridotta di intervento simultaneo di tutte le azioni con i rispettivi valori più sfavorevoli, come prescritto nelle normative vigenti. Per gli stati limite ultimi si adotteranno le combinazioni del tipo: essendo: G k P k Q Ik Q ik F i γ ggk γ p Pk γ q QIk i n d ( ψ 0 iqik ) il valore caratteristico delle azioni permanenti; il valore caratteristico della forza di precompressione; il valore caratteristico dell azione di base di ogni combinazione; i valore caratteristici delle azioni variabili tra loro indipendenti; γ g 1,4 (1,0 se il suo contributo aumenta la sicurezza); γ p 0,9 (1, se il suo contributo diminuisce la sicurezza); γ q 1,5 (0 se il suo contributo aumenta la sicurezza ψ coefficiente di combinazione allo stato limite ultimo da determinarsi sulla base di considerazioni statistiche. Qualora le deformazioni esercitino una azione significativa sullo stato limite ultimo considerato se ne deve tenere conto applicando loro un coefficiente di 1,. Il contributo delle deformazioni impresse, non imposte appositamente, deve essere trascurato se a favore della sicurezza. Per gli stati limite d esercizio si devono prendere in esame le combinazioni rare, frequenti e quasi permanenti con γ γ γ 1, g p q 111

12 e applicando ai valori caratteristici delle azioni variabili adeguati coefficienti ψ. 0 ψ 1 ψ In forma convenzionale le combinazioni possono essere espresse nel modo seguente: combinazione rare combinazioni frequenti + Fd Gk + Pk + QIk ( ψ 0iQik ) i i n combinazioni quasi permanenti + Fd G k + Pk + ψ IIQIk ( ψ iqik ) i + Fd Gk + Pk ( ψ iqik ) i i n i n ψ 0i ψ i coefficiente atto a definire i valori delle azioni assimilabili ai frattili di ordine 0,95 delle distribuzioni dei valori istantanei, coefficiente atto a definire i valori quasi permanenti delle azioni variabili assimilabili ai valori medi delle distribuzioni dei valori istantanei. In mancanza di informazioni adeguate si potranno attribuire ai coefficienti ψ i valori seguenti: 0 ψ1 ψ AZION ψ 0 ψ ψ 0 ARIHI VARIABILI NI FABBRIATI PR: abitazioni uffici, negozi, scuole, ecc. autorimesse vento, neve

13 III.1. ANALII DLL OLLITAZIONI HMA A TRAV ONTINUA APPOGGIATA ALL TRMITA (tipo muratura) 113

14 tratto da TNIH DI PROGTTAZION PR TRUTTUR IN.A. d. Masson, A. inuzzi,. Gaudiano 114

15 III.1.3 PROGTTO DL OLAIO A FLION MPLI GOMTRIA DLL MA MOMNTO MAIMO IN MZZRIA, ARIHI QUAI PRMANNTI: M γ M q M KN m 10, sd tm LARGHZZA OLLABORANT AMBO I LATI bef bw + 0, 1l cm > b 50cm nella normativa del 9 l 550 b ef < 55cm oppure bef < 10s + 6m + bw cm essendo l eventuale smusso assente nel presente solaio (m0) M MOMNTO MAIMO APPOGGI, γ 1, q 0 ( p + q ) l M 8 l + l 0,5( 5, , 8 3 ) 4,5 + 5,5 4,5 + 5, sd γ q 13,4 KN m 1 + l 1340KNcm 115

16 ALOLO IN FA LATIA Predimensionamento della rigidezza sezione rettangolare Limitazione della freccia in mezzeria per evitare lesioni ai tramezzi olaio ipotizzato isostatico con peso tramezzi; in ambiente aggressivo DATI IN 4 l 5 ( p + q )l δ ; l 5.5 m J 3 ( p + q )l 1 3 J 6.5 bd ; b 50 cm 1 ( p + q ) 0.5( ) 4.0 KN / m 40 kg / cm KN / cm 10 kg / cm PR FNOMNI VIOI AURITI 78( p + q ) d l 3 b ONDIZIONAMNTO DLLA FRIA DL OLAIO ON LA FRIA RIGIDZZA 3J K l 6J K l 116

17 ONFRONTO DLLA FORMULAZION FRA LO.L.. IL MTODO DLL TNIONI AMMIIBILI Ipotesi di flessione semplice retta, sezione rettangolare, armatura A 0 PROGTTO LIBRO DATI INOGNIT i noti il differente significato dei simboli nei due diversi metodi: α M.T.A. ( 9) σ non adimens. n è adimension. σ f ; σ f c α cd α σ sd.l.. ( 96) adimensionale σ, ; n 8; n σ 15 0 b ξ d x d α ε M b ε + ε n σ n σ + σ b σ M 0,35 6 ξ ( 3 ξ ) σ M b 6 W della sezione tutta reagente diventa 7 della sezione parzializzata ( d x / 3 ) 3 ξ ζ z/d 0. 9 d 3 quasi indipendente da n e quindi dai fenomeni viscosi M M A zσ ζ dσ b A d α M d M zσ DATI PROGTTO ONDIZIONATO n ;b;d d 18 Ml / b σ ; k INOGNIT σ M 6 M M M M α σ ξ ζ bd ξ ( 3 ξ ) bd Wid bd bd 1 σ 1 σ M A b x ξ d b σ σ ζ d σ 117

18 VRIFIA DATI INOGNIT b ; d ; A na bd x 1 1 x ; b + n A z d 3 Mx Mx σ M/z 3 bx J b x + n A ( d x 3 id ) σ M/A z M ( d x ) n J b x n M ( d 3 id + n A ( d x ) 3 x ) 118

19 III.1.4 DIMNIONAMNTO A FLION MPLI allo TATO LIMIT DI RIZIO (.L..) Ipotesi: ARIHI QUAI PRMANNTI;AMBINT AGGRIVO DATI 0,4 Rck 0,4 0,83 Rck f cd 0,83 KN / cm 83 Kg / cm γ c 1,6 0,5 f yk 0,5 44,00 f sd KN / cm 00 Kg / cm γ s 1 x f sd d cm;b 50 cm; A' s 0; ξ ρ d f cd PROGTTO ONDIZIONATO: INOGNIT A ; f cd MZZRIA: Tutto analogo al successivo metodo delle tensioni ammissibili M sd As, cm < φ 1,6 cm ζd f yd IN. ρ,6 / 50 0,% c 11, 76 f cd 0,49 KN / cm < 0,83 KN / cm APPOGGI: Idem togliendo una fila di laterizi per la fascia piena IN. 739 As 1,69 cm < φ 1,6 cm 0,9 ρ,6 / 100 / 1 0,85% c 6, f cd 6,68 0,85 KN / cm 0,85 Kg / cm 1 > f cd 83 kg / cm PROGTTO LIBRO: INOGNIT d A ξ d A ( ) cm 13.6 cm Programmi di calcolo non condizionanti le rigidezze, con la limitazione delle frecce, portano a sottodimensionamenti. 119

20 10 TABLL DI VRIFIA 10 c rd sd c c rd sd bd M ; bd M bd M ; bd M σ σ σ σ ) 3 ( 6 ξ ξ ζ ξ