LE AZIONI SULLE COSTRUZIONI

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1 TECNICA DELLE COSTRUZIONI LE AZIONI SULLE COSTRUZIONI Ing. Giuseppe Centonze

2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO NTC 2008: D.M. 14/01/2008 Norme Tecniche per le Costruzioni Supplemento ordinario n. 27 alla G.U. (26/02/2009): Istruzioni per l applicazione delle Norme tecniche per le costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio 2008

3 LE NORME SULLE COSTRUZIONI DECRETO MINISTERIALE 14/01/2008 NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI 1. OGGETTO 2. SICUREZZA E PRESTAZIONI ATTESE 3. AZIONI SULLE COSTRUZIONI 4. COSTRUZIONI CIVILI ED INDUSTRIALI 5. PONTI 6. PROGETTAZIONE GEOTECNICA 7. PROGETTAZIONE PER AZIONI SISMICHE 8. COSTRUZIONI ESISTENTI 9. COLLAUDO STATICO 10. REDAZIONE DEI PROGETTI STRUTTURALI ESECUTIVI E DELLE RELAZIONI DI CALCOLO 11. MATERIALI E PRODOTTI DI USO STRUTTURALE 12. RIFERIMENTI TECNICI ALLEGATO A. Alle norme tecniche per le costruzioni: pericolosità sismica ALLEGATO B. Alle norme tecniche per la costruzioni: tabella dei parametri che definiscono l azione sismica

4 LE NORME SULLE COSTRUZIONI DECRETO MINISTERIALE 14/01/2008 NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI SICUREZZA E PRESTAZIONI ATTESE 2.1 PRINCIPI FONDAMENTALI 2.2 STATI LIMITE Stati Limite Ultimi (SLU) Stati Limite di Esercizio (SLE) Verifiche 2.3 VALUTAZIONI DELLA SICUREZZA 2.4 VITA NOMINALE, CLASSI D USO E PERIODO DI RIFERIMENTO 2.5 AZIONI SULLE COSTRUZIONI Classificazioni delle azioni Caratterizzazione delle azioni elementari Combinazioni delle azioni Degrado 2.6 AZIONI NELLE VERIFICHE AGLI STATI LIMITE Stati limite ultimi Stati limite di esercizio 2.7 VERIFICHE ALLE TENSIONI AMMISSIBILI

5 LE NORME SULLE COSTRUZIONI DECRETO MINISTERIALE 14/01/2008 NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI 3.1 OPERE CIVILI ED INDUSTRIALI Generalità Pesi propri dei materiali strutturali Carichi permanenti non strutturali Carichi variabili 3.2 AZIONI SISMICA 3.3 AZIONI DEL VENTO 3.4 AZIONI DELLA NEVE 3.5 AZIONI DELLA TEMPERATURA 3.6 AZIONI ECCEZIONALI AZIONI SULLE COSTRUZIONI

6 LE NORME SULLE COSTRUZIONI DECRETO MINISTERIALE 14/01/2008 NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI COSTRUZIONI CIVILI E INDUSTRIALI 4.1 COSTRUZIONI DI CALCESTRUZZO Valutazione della sicurezza e metodi di analisi Verifiche agli stati limite Verifiche per situazioni transitorie Verifiche per situazioni eccezionali Verifiche mediante prove su strutture campione e su modelli Dettagli costruttivi Esecuzione Norme ulteriori per il calcestruzzo armato precompresso Norme ulteriori per i solai Norme ulteriori per le strutture prefabbricate Calcestruzzo a bassa percentuale di armatura o non armato Calcestruzzo di aggregati leggeri Resistenza al fuoco

7 LE NORME SULLE COSTRUZIONI DECRETO MINISTERIALE 14/01/2008 NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI COSTRUZIONI CIVILI E INDUSTRIALI 4.2 COSTRUZIONI DI ACCIAIO 4.3 COSTRUZIONI COMPOSTE DI ACCIAIO CALCESTRUZZO 4.4 COSTRUZIONI DI LEGNO 4.5 COSTRUZIONI DI MURATURA 4.6 COSTRUZIONI DI ALTRI MATERIALI

8 LE NORME SULLE COSTRUZIONI DECRETO MINISTERIALE 14/01/2008 NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI REDAZIONE DI PROGETTI STRUTTURALI ESECUTIVI E DELLE RELAZIONI DI CALCOLO 10.1 CARATTERISTICHE GENERALI 10.2 ANALISI E VERIFICHE SVOLTE CON L AUSILIO DI CODICI DI CALCOLO

9 LE NORME SULLE COSTRUZIONI DECRETO MINISTERIALE 14/01/2008 NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI MATERIALI E PRODOTTI DI USO STRUTTURALE 11.1 Generalità 11.2 CALCESTRUZZO Specifiche per il calcestruzzo Controlli di qualità del calcestruzzo Valutazione preliminare della resistenza Prelievo dei campioni Controllo di accettazione Controllo della resistenza del calcestruzzo in opera Prove complementari Prescrizioni relative al calcestruzzo confezionato con processo industrializzato Componenti del calcestruzzo Caratteristiche del calcestruzzo Durabilità 11.3 ACCIAIO Prescrizioni comuni a tutte le tipologie di acciaio Acciaio per cemento armato Acciaio per cemento armato precompresso Acciai per strutture metalliche e per strutture composte

10 LE NORME SULLE COSTRUZIONI ISTRUZIONI PER L APPLICAZIONE DELLE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI 1. INTRODUZIONE 2. SICUREZZA E PRESTAZIONI ATTESE 3. AZIONI SULLE COSTRUZIONI 4. COSTRUZIONI CIVILI ED INDUSTRIALI 5. PONTI 6. PROGETTAZIONE GEOTECNICA 7. PROGETTAZIONE PER AZIONI SISMICA 8. COSTRUZIONI ESISTENTI 9. COLLAUDO STATICO 10. REDAZIONI DEI PROGETTI STRUTTURALI ESECUTUVI E DELLE RELAZIONI DI CALCOLO 11. MATERIALI E PRODOTTI DI USO STRUTTURALE 12. RIFERIMENTI TECNICI

11 LE AZIONI SULLE COSTRUZIONI OBIETTIVO: Progettare gli elementi strutturali

12 LE AZIONI SULLE COSTRUZIONI OBIETTIVO: Progettare gli elementi strutturali Domanda: Che struttura sto progettando? Quali sono i carichi agenti?

13 LE AZIONI SULLE COSTRUZIONI OBIETTIVO: Progettare gli elementi strutturali È fondamentale conoscere i carichi agenti per poter progettare gli elementi strutturali

14 LE AZIONI SULLE COSTRUZIONI OBIETTIVO: Progettare gli elementi strutturali NTC08, CAPITOLO 2.1: PRINCIPI FONDAMENTALI

15 AZIONI AGENTI SULLE COSTRUZIONI Cause o insiemi di cause capaci di indurre stati limite in una struttura. E compito del progettista individuare le azioni significative per la costruzione nel rispetto delle prescrizioni delle norme vigenti

16 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI Secondo il modo di esplicarsi Paragrafo NTC08 AZIONI DIRETTE: forze concentrate, carichi distribuiti, fissi o mobili AZIONI INDIRETTE: spostamenti impressi, variazioni di temperatura e di umidità, ritiro, precompressione, cedimenti di vincolo, ecc. AZIONI DI DEGRADO: endogeno: alterazione naturale del materiale di cui è sottoposta l opera strutturale; esogeno: alterazione delle caratteristiche dei materiali costituenti l opera strutturale a seguito di agenti esterni.

17 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI Secondo la risposta strutturale Paragrafo NTC08 AZIONI STATICHE: azioni che applicate sulla struttura non provocano accelerazioni significative della stessa o di alcune sue parti AZIONI QUASI STATICHE: azioni che possono essere considerate come statiche, a patto di tener conto degli effetti dinamici con un incremento della intensità AZIONI DINAMICHE: azioni che causano significative accelerazioni della struttura o dei suoi componenti

18 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI Secondo la variazione della loro intensità nel tempo Paragrafo NTC08

19 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI Secondo la variazione della loro intensità nel tempo Paragrafo NTC08

20 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI Secondo la variazione della loro intensità nel tempo Paragrafo NTC08 AZIONI PERMANENTI (G): azioni che agiscono durante tutta la vita della struttura e la loro variazioni di intensità nel tempo è così piccola e lenta da potersi considerare con sufficiente approssimazione costante nel tempo peso proprio di tutti gli elementi strutturali; peso proprio del terreno; forze indotte dal terreno; forze risultanti dalla pressione dell acqua (quando si configurano costanti nel tempo); peso proprio di tutti gli elementi non strutturali; spostamenti e deformazioni imposti, previsti dal progetto e realizzati all atto della costruzione; pretensione e precompressione; ritiro e viscosità; spostamenti differenziali.

21 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI Secondo la variazione della loro intensità nel tempo Paragrafo NTC08

22 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI Secondo la variazione della loro intensità nel tempo Paragrafo NTC08 AZIONI VARIABILI (Q): azioni sulla struttura o sull elemento strutturale con valori istantanei che possono risultare sensibilmente diversi fra loro nel tempo: di lunga durata: agiscono con un intensità significativa, anche non continuamente, per un tempo non trascurabile rispetto alla vita normale della struttura (mobili, apparecchiature, ecc.); di breve durata: agiscono per un periodo di tempo breve rispetto alla vita nominale della struttura (carichi mobili, installazioni momentanee, vento, sisma);

23 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI Secondo la variazione della loro intensità nel tempo Paragrafo NTC08

24 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI AZIONI ECCEZIONALI (A): azioni che si verificano solo eccezionalmente nel corso della vita nominale della struttura: incendi; esplosioni; urti ed impatti Secondo la variazione della loro intensità nel tempo Paragrafo NTC08 AZIONI SISMICHE (E): azioni derivanti dai terremoti

25 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI CARICHI PERMANENTI STRUTTURALI PESO PROPRIO Paragrafo NTC08 I carichi permanenti legati all azione gravitazionale sono determinati a partire dalle dimensioni geometriche e dai pesi per unità di volume dei materiali di cui è composta la costruzione La normativa fornisce indicazioni sui pesi per unità di volume degli elementi strutturali (tab. 3.1.I) H Peso= H B s g B s

26 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI CARICHI PERMANENTI STRUTTURALI PESO PROPRIO Paragrafo NTC08

27 N.B.: 1 kn = 100 kg Fare sempre attenzione alle unità di misura utilizzate!

28 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI CARICHI PERMANENTI NON STRUTTURALI Paragrafo NTC08 Nel caso di elementi non strutturali sono considerati carichi permanenti non rimovibili durante il normale esercizio della costruzione: pesi della tamponature esterne; divisori interni; massetti; isolamenti; pavimenti e rivestimenti del piano di calpestio; intonaci; controsoffitti; impianti; ecc..

29 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI CARICHI PERMANENTI NON STRUTTURALI Paragrafo NTC08 Essi devono essere valutati sulla base delle dimensioni effettive delle opere e dei pesi dell unità di volume dei materiali costituenti IN PRESENZA DI ORIZZONTAMENTI CON CAPACITA DI RIPARTIZIONE TRASVERSALE POTRANNO ASSUMERSI COME UNIFORMEMENTE RIPARTITI. IN CASO CONTRARIO, OCCORRE VALUTARNE LE EFFETTIVE DISTRIBUZIONI Ad esempio: i tramezzi e gli impianti leggeri di edifici per abitazioni e uffici possono assumersi, in genere, come carichi equivalenti distribuiti, purché i solai abbiamo adeguata capacità di ripartizione trasversale

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34 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI CARICHI PERMANENTI NON STRUTTURALI ELEMENTI DIVISORI INTERNI - Paragrafo NTC08 Il peso proprio di elementi divisori interni potrà essere ragguagliato ad un carico uniformante distribuito g 2k purché vengano adottate le misure costruttive atte ad assicurare una adeguata ripartizione del carico. Il carico uniformante distribuito g 2k dipende dal peso proprio per unità di lunghezza G 2k delle partizioni nel modo seguente:

35 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI CARICHI PERMANENTI NON STRUTTURALI ELEMENTI DIVISORI INTERNI - Paragrafo NTC08 In generale, per una qualsiasi abitazione i carichi dei tramezzi NON sono distribuiti uniformemente sulla superficie, tuttavia è possibile considerarli uniformemente distribuiti facendo affidamento alla capacità di ripartizione del carico dell impalcato.

36 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI CARICHI PERMANENTI NON STRUTTURALI ELEMENTI DIVISORI INTERNI per elementi divisori con G kn m g kn m G kN m 2.00 G kN m 3.00 G kN m 4.00 G kN m g kn m g kn m g kn m g kn m Elementi divisori interni con peso proprio maggiore devono essere considerati in fase di progettazione tenendo conto del loro esatto posizionamento sul solaio

37 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI CARICHI VARIABILI - Paragrafo NTC08 I carichi variabili comprendono la classe dei carichi legati alla destinazione d uso dell opera; i modelli di tali azioni possono essere costituiti da: Carichi verticali uniformemente distribuiti (q k ) [kn/m 2 ] Carichi orizzontali lineari (H k ) [kn/m] Carichi verticali concentrati (Q k ) [kn] FORMANO OGGETTO DI VERIFICHE LOCALI DISTINTE E NON VANNO SOVRAPPOSTI AI CORRISPONDENTI RIPARTITI

38 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI CARICHI VARIABILI I valori nominali e/o caratteristici q k, Q k ed H k sono tabellati in normativa (tab. 3.1.II). Tali valori sono riportati in funzione della specifica destinazione d uso degli edifici e rappresentano il carico che la struttura deve essere in grado di sopportare durante la sua vita utile. Tale carico si definisce variabile perché potrebbe cambiare valore e/o posizione durante la vita della costruzione (ad esempio per un cambio di destinazione d uso dell immobile). I carichi orizzontali linearmente distribuiti (H k ) sono oggetto di verifiche locali su singoli elementi (ad esempio parapetti) ad 1.2 m dalla quota di calpestio)

39 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI CARICHI VARIABILI

40 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI

41 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI I carichi variabili concentrati (Q k ) [kn] modellano l azione concentrata dovuta ad esempio all azione di un mobile pesante. Vanno applicati su impronte di carico appropriate. In assenza di precise indicazioni può essere considerata una forma dell impronta di carico quadrata pari a 50x50mm, salvo che per le rimesse ed i parcheggi, per i quali di applicano su due impronte di 200x200 mm distanti 1,80m Impronta di carico

42 AZIONI AGENTI SULLE COSTRUZIONI AZIONE DEL VENTO Paragrafo 3.3 NTC08

43 AZIONI SULLE COSTRUZIONI: IL VENTO Il vento, la cui direzione si considera generalmente orizzontale, esercita sulle costruzioni azioni che variano nel tempo e nello spazio provocando, in generale, effetti dinamici. PER LE COSTRUZIONI USUALI TALI AZIONI SONO CONVENZIONALMENTE RICONDOTTE AD AZIONI STATICHE EQUIVALENTI

44 AZIONI STATICHE EQUIVALENTI Le azioni statiche del vento sono costituite da PRESSIONI E DEPRESSIONI agenti normalmente alle superfici sia esterne sia interne che compongono la costruzione L AZIONE DEL VENTO SUL SINGOLO ELEMENTO VIENE DETERMINATA CONSIDERANDO LA COMBINAZIONE PIU GRAVOSA DELLA PRESSIONE AGENTE SULLA SUPERFICIE ESTERNA E DELLA PRESSIONE AGENTE SULLA SUPERFICIE INTERNA DELL ELEMENTO Nel caso di costruzioni o di elementi di grandi estensione, si deve considerare anche l azione tangente esercitata dal vento L azione di insieme esercitata dal vento su una costruzione è data dalla risultante delle azioni sui singoli elementi, considerando come direzione del vento quella corrispondente ad uno degli assi principali della pianta della costruzioni. In casi particolari (torri) è necessario considerare anche il vento spirante secondo una diagonale.

45 PRESSIONE DEL VENTO Le azioni del vento sono dunque ricondotte ad AZIONI STATICHE EQUIVALENTI e sono applicate alla struttura mediante carichi per unità di superficie utilizzando la seguente relazione di normativa (NTC ): p q b c e c p c d q b = pressione cinetica di riferimento c e = coefficiente di esposizione c p = coefficiente di forma (o coefficiente aerodinamico) funzione della tipologia e della geometria e del suo orientamento rispetto alla direzione del vento. c d = coefficiente dinamico che tiene conto di effetti riduttivi associati alla non contemporaneità delle massime pressioni locali e degli effetti amplificativi dovuti alle vibrazioni strutturali

46 AZIONE TANGENTE DEL VENTO L azione tangente per unità di superficie parallela alla direzione del vento è data dalla relazione (NTC ): p f q b c e c f q b = pressione cinetica di riferimento C e = coefficiente di esposizione C f = coefficiente di attrito, funzione della scabrezza della superficie sulla quale il vento esercita l azione tangente.

47 PRESSIONE CINETICA DI RIFERIMENTO p q b c e c p c d La pressione cinetica di riferimento, espressa in N/mm 2, è data dalla relazione (NTC ): q 1 v 2 b 2 b v b = velocità di riferimento del vento = densità dell aria assunta convenzionalmente pari a 1.25 kg/m 3

48 VELOCITA DI RIFERIMENTO p q La velocità di riferimento v b è il valore caratteristico della velocità del vento a 10 m dal suolo su un terreno di categoria di esposizione II, mediata su 10 minuti e riferita ad un periodo di ritorno di 50 anni (NTC08, 3.3.2). In mancanza di indagini statistiche, v b si esprime con la relazione: b c e c p c d v b v b,0 per a s a 0 v b v b,0 k a a a per a a 1500m s 0 0 s v b0, a 0, k a sono parametri forniti dalla normativa (tab. 3.3.I) e legati alla regione in cui sorge la costruzione in esame a s è l altitudine sul livello del mare (espressa in m) del sito ove sorge la costruzione

49 VELOCITA DI RIFERIMENTO p q b c e c p c d MAPPA DELLE ZONE IN CUI È SUDDIVISO IL TERRITORIO ITALIANO

50 VELOCITA DI RIFERIMENTO MAPPA DELLE ZONE IN CUI E SUDDIVISO IL TERRITORIO ITALIANO m 1500 a a per a a k v v a a per v v s 0 0 s a b,0 b 0 s 0, b b d p e b c c c q p

51 VELOCITA DI RIFERIMENTO In mancanza di indagini statistiche, invece, la velocità di riferimento v b (T R ) riferita ad un generico PERIODO DI RITORNO T R può essere valutata, nel campo compreso tra 10 e 500 anni, con l espressione: v b ( T R ) v b è la velocità di riferimento del vento associata ad un periodo di ritorno di 50 anni; a R è un coefficiente che può essere calcolato come: R v b p q b c e c p c d R ln ln 1 T T R Dove T R è espresso in anni.

52 VELOCITA DI RIFERIMENTO p q b c e c p c d

53 COEFFICIENTE DI ESPOSIZONE p q Il coefficiente di esposizione C e dipende dall altezza z sul suolo del punto considerato, dalla topografia del terreno, e dalla categoria di esposizione del sito ove sorge la costruzione. In assenza di analisi specifiche che tengano in conto la direzione di provenienza del vento e l effettiva scabrezza e topografia del terreno che circonda la costruzione, per altezze sul suolo non maggiori di z = 200 m, esso è dato dalla formula: b c e c p c d C C e e (z) (z) k C 2 r e c t (z ln min z z 7 c lnz z ) 0 t 0 z z z z min min K r, z 0, z min sono tabellati c t è il coefficiente di topografia

54 COEFFICIENTE DI ESPOSIZONE Parametri C (z) k c e e 2 r C (z) C (z e t ln min p q b z z 7 c lnz z ) 0 t 0 c e c p c z z z z d min min

55 COEFFICIENTE DI ESPOSIZONE Categoria di esposizione Classe di rugosità C (z) k c e e 2 r C (z) C (z e t ln min p q b z z 7 c lnz z ) 0 t 0 c e c p c z z z z d min min

56 COEFFICIENTE DI ESPOSIZONE d p e b c c c q p min min e e min 0 t 0 t 2 r e z z ) (z C (z) C z z z z ln c 7 z z ln c k (z) C

57 COEFFICIENTE DI ESPOSIZONE C (z) k c e e 2 r C (z) C (z e t ln min z z 7 c lnz z ) 0 t 0 p Il coefficiente di topografia C t è posto generalmente pari a 1, sia per le zone pianeggianti sia per quelle ondulate, collinose e montane z z z z min min q b c e c p c d Per C t =1

58 COEFFICIENTE DINAMICO p q b c e c p c d Tiene conto degli effetti riduttivi associati alla non contemporaneità delle massime pressioni locali e degli effetti amplificativi dovuti alla risposta dinamica della struttura NELLE COSTRUZIONI DI TIPOLIGIA RICORRENTE, QUALI GLI EDIFICI A FORMA REGOLARE NON ECCEDENTI 80 m DI ALTEZZA ED I CAPANNONI INDUSTRIALI PUO ESSERE ASSUNTO PARI A 1

59 COEFFICIENTE DI FORMA Il coefficiente di forma dipende dalle caratteristiche geometriche del fabbricato, in particolare della copertura. p q b c e c p c d

60 COEFFICIENTE DI FORMA In assenza di valutazioni più precise, suffragate da opportuna documentazione o prove sperimentali in galleria del vento, per il coefficiente di forma si assumono i valori riportati nel seguito, con l avvertenza che si intendono positive le pressioni dirette verso l interno delle costruzioni Edifici a pianta rettangolare con coperture piane, a falde, inclinate e curve; Coperture multiple; Tettoie e pensiline isolate; Travi ad anima piena e reticolare; Torri e pali a traliccio a sezione rettangolare o quadrata; Corpi Cilindrici; Corpi sferici; p q b c e c p c d

61 COEFFICIENTE DI FORMA p q b c e c p c d Edifici a pianta rettangolare con coperture piane, a falde, inclinate e curve PRESSIONE ESTERNA per elementi sopravento (cioè direttamente investiti dal vento), con inclinazione sull orizzontale a 60, c pe = + 0,8 per elementi sopravento, con inclinazione sull orizzontale 20 < a < 60, c pe = +0,03 a 1 per elementi sopravento, con inclinazione sull orizzontale 0 a 20 e per elementi sottovento (intendendo come tali quelli non direttamente investiti dal vento o quelli investiti da vento radente) c pe = - 0,4

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63 COEFFICIENTE DI FORMA p q Edifici a pianta rettangolare con coperture piane, a falde, inclinate e curve b c e c p c d PRESSIONE ESTERNA PRESSIONE INTERNA per costruzioni che hanno (o possono anche avere in condizioni eccezionali) una parete con aperture di superficie minore di 1/3 di quella totale: c pi = ± 0,2 per costruzioni che hanno (o possono anche avere in condizioni eccezionali) una parete con aperture di superficie non minore di 1/3 di quella totale: c pi = + 0,8 quando la parete aperta è sopravento, c pi = - 0,5 quando la parete aperta è sottovento o parallela al vento; per costruzioni che presentano su due pareti opposte, normali alla direzione del vento, aperture di superficie non minore di 1/3 di quella totale: cpe + cpi = ± 1,2 per gli elementi normali alla direzione del vento, cpi = ± 0,2 per i rimanenti elementi. E necessario scegliere il segno che da luogo alla combinazione più sfavorevole

64 p q b c e c p c d

65 COEFFICIENTE DI FORMA p q b c e c p c d Edifici a pianta rettangolare con coperture piane, a falde, inclinate e curve; Coperture multiple; Tettoie e pensiline isolate; Travi ad anima piena e reticolare; Torri e pali a traliccio a sezione rettangolare o quadrata; Corpi Cilindrici; Corpi sferici;

66 AZIONI AGENTI SULLE COSTRUZIONI AZIONI NATURALI: NEVE Paragrafo 3.4 NTC08

67 AZIONI SULLE COSTRUZIONI: LA NEVE Il carico da neve interessa quelle superfici su cui la neve ha la possibilità di accumularsi (coperture, balconi, terrazzi). L entità del carico dipende da diversi fattori quali la forma e le caratteristiche della superficie (rugosità, sviluppo di calore,..) il clima meteorologico locale (ventosità, probabilità di precipitazione ) La Normativa descrive in maniera dettagliata la procedura da seguire per il calcolo dei carichi da neve (par. 3.4 Norme tecniche per le Costruzioni 14/01/2008)

68 AZIONI SULLE COSTRUZIONI: LA NEVE 1) Macrozonazione: valore caratteristico del carico neve al suolo IL CARICO DI NEVE AL SUOLO DIPENDE DALLE CONDIZIONI DI CLIMA ESPOSIZIONE, CONSIDERATA LA VARIABILITA DELLE PRECIPITAZIONI DA ZONA A ZONA In mancanza di adeguate indagini statistiche che tengano conto sia dell altezza del manto nevoso sia della sua densità, il carico di riferimento della neve al suolo, per località poste a quota inferiore a 1500 m, potrà essere calcolato mediante delle formulazioni proposte dalla normativa cui corrispondono valori associati ad un periodo di ritorno di 50 anni L altitudine di riferimento a s è la quota sul livello del mare nel sito di realizzazione dell edificio PER ALTITUDINI SUPERIORI A 1500 m SUL LIVELLO DEL MARE SI DOVRA FARE RIFERIMENTO ALLE CONDIZIONI LOCALI DI CLIMA E DI ESPOSIZIONE UTILIZZANDO VALORI DI CARICO NON INFERIORI A QUELLI PREVISTI PER IL CASO DEI 1500 m

69 AZIONI SULLE COSTRUZIONI: LA NEVE Il carico neve si calcola mediante la seguente espressione: q s i q sk C E C t carico neve sulla copertura coefficiente di forma della copertura coefficiente di esposizione coefficiente termico valore caratteristico di riferimento del carico neve al suolo I valori di tali coefficienti dipendono da: parametri del sito, parametri della struttura effetti locali

70 AZIONI SULLE COSTRUZIONI: LA NEVE 1) Macrozonazione: valore caratteristico del carico neve al suolo

71 AZIONI SULLE COSTRUZIONI: LA NEVE 1) Macrozonazione: valore caratteristico del carico neve al suolo

72 AZIONI SULLE COSTRUZIONI: LA NEVE 1) Macrozonazione: valore caratteristico del carico neve al suolo

73 AZIONI SULLE COSTRUZIONI: LA NEVE 1) Macrozonazione: valore caratteristico del carico neve al suolo q q sk sk 0.60 kn / m 2 per a 200 s 2 2 a s 481 kn / m per as 200m

74 AZIONI SULLE COSTRUZIONI: LA NEVE 2) Coefficiente di esposizione C E Il coefficiente può essere utilizzato per modificare il valore del carico neve in copertura in funzione delle caratteristiche specifiche dell area in cui sorge l opera. In pratica, serve a tenere in conto la possibilità che l azione del vento possa favorire la caduta della neve dalla copertura e dipende dalla conformazione topografica del terreno.

75 AZIONI SULLE COSTRUZIONI: LA NEVE 3) Coefficiente termico C t Il coefficiente termico C t viene utilizzato per tener conto della riduzione del carico neve a causa dello scioglimento della stessa dovuta dalla perdita di calore della costruzione. Il valore di tale coefficiente dipende dalle proprietà di isolamento termico del materiale utilizzato in copertura. In assenza di uno specifico e documentato studio si assume C t =1.

76 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura m i E NECESSARIO CONSIDERARE LE SEGUENTI PRINCIPALI DISPOSIZIONI DI CARICO: -CARICO DA NEVE DEPOSITATA IN ASSENZA DI VENTO -CARICO DA NEVE DEPOSITATA IN PRESENZA DI VENTO

77 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura m i Tale coefficiente dipende da a, cioè dall angolo (espresso in gradi sessagesimali) formato dalla falda con l orizzontale Per coperture ad una o due falde: Per coperture a più falde, per coperture con forme diverse, così come per coperture contigue a edifici più alti o per accumulo di neve contro le parapetti o più in generale per altre situazioni ritenute significative dal progettista deve fare riferimento alle istruzioni per l applicazione delle NTC 2008

78 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura m i Copertura ad una falda Si assume che la neve non sia impedita di scivolare. Se l estremità più bassa termina con un parapetto, una barriera o altre ostruzioni, allora il coefficiente di forma non può essere inferiore a 0,8 indipendentemente dall angolo a. Si deve considerare la condizione di carico riportata in figura per entrambi i casi di carico con o senza vento

79 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura m i Copertura a due falde Si assume che la neve non sia impedita di scivolare. Se l estremità più bassa termina con un parapetto, una barriera od altre ostruzioni, allora il coefficiente di forma non può essere inferiore a 0,8 indipendentemente dall angolo a.

80 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura m i Copertura a due falde Per il carico da neve senza vento si deve considerare la condizione CASO I

81 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura m i Copertura a due falde Nel caso in cui si consideri anche la presenza del vento, si tiene conto che l azione del vento può favorire la caduta della neve dalla copertura. In tal caso si deve valutare la peggiore tra le condizioni CASO II e CASO III

82 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura m i Nelle istruzioni per l applicazione delle NTC 2008 sono riportati i coefficienti di forma per le seguenti tipologie di copertura, sia per il carico da neve depositata in assenza di vento che in presenza di vento: coperture a più falde; coperture cilindriche; coperture adiacenti e vicine a costruzioni più alte. Vengono poi fornite indicazioni riguardo gli effetti locali, che si generano in presenza di: sporgenze; neve aggettante rispetto al bordo della copertura; barriere paraneve.

83 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura m i COPERTURE A PIU FALDE Assenza di vento Presenza di vento

84 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura m i COPERTURE CILINDRICHE Si assume che la neve non sia impedita di scivolare Assenza di vento Presenza di vento Valori dei coefficienti di forma

85 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura m i COPERTURE ADIACENTI O VICINE A COSTRUZIONI PIU ALTE Assenza di vento Presenza di vento E necessario considerare gli effetti dei possibili accumuli causati da: - Scivolamento della neve dalla copertura posta a quota superiore; - Deposito della neve nella zona di ombra aerodinameica

86 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura m i COPERTURE ADIACENTI O VICINE A COSTRUZIONI PIU ALTE I valori dei coefficienti di forma sono: in cui: m s è il coefficiente di forma per il carico neve dovuto allo scivolamento della neve dalla copertura superiore m w è il coefficiente di forma per il carico neve dovuto alla redistribuzione operata dal vento

87 CARICO NEVE SULLE COPERTURE EFFETTI LOCALI Il regolamento prevede, inoltre, alcune indicazioni in riferimento ai fenomeni locali che devono essere presi in considerazione per la verifica delle membrature direttamente interessate dagli stessi. Le condizioni di carico non dovranno pertanto fare oggetto di specifiche combinazioni di carico che interessino l intera struttura. In particolare: Accumuli in corrispondenza di sporgenze Neve aggettante dal bordo di una copertura Carichi da neve su barriere paraneve ed altri ostacoli

88 CARICO NEVE SULLE COPERTURE EFFETTI LOCALI Accumuli in corrispondenza di sporgenze Se la deposizione della neve avviene in presenza di vento la presenza di sporgenze, quali ad esempio i parapetti delle coperture piane, causano la formazione di accumuli nelle zone di «ombra aereodinamica»

89 CARICO NEVE SULLE COPERTURE EFFETTI LOCALI Neve aggettante dal bordo di una copertura In località poste a quota superiore a 800m sul livello del mare, nella verifica delle parti di copertura a sbalzo sulle murature di facciata si dovrà considerare l azione della neve sospesa oltre il bordo della copertura, sommato al carico agente su quella parte di tetto, secondo lo schema illustrato

90 AZIONI AGENTI SULLE COSTRUZIONI AZIONE DELLA TEMPERATURA Paragrafo 3.5 NTC08

91 AZIONI SULLE COSTRUZIONI: TEMPERATURA Variazioni giornaliere e stagionali di temperatura, irraggiamento solare e convezione comportano variazioni della distribuzione di temperatura nei singoli elementi strutturali. La severità delle azioni termiche è in generale influenzata da più fattori, quali le condizioni climatiche del sito, l esposizione, la massa complessiva della struttura e la eventuale presenza di elementi non strutturali isolanti

92 TEMPERATURA DELL ARIA ESTERNA La temperatura dell aria esterna T est, può assumere il valore T max = temperatura massima estiva T min = temperatura minima invernale Con riferimento ad un periodo di ritorno di 50 anni In mancanza di dati specifici relativi al sito in esame, possono assumersi i valori: Tmax= 45 C Tmin= -15 C

93 TEMPERATURA DELL ARIA INTERNA In mancanza di più precise valutazioni, legate alla tipologia della costruzione ed alla sua destinazione d uso, la temperatura dell aria interna, T int, può essere assunta pari a 20 C

94 DISTRIBUZIONE T NELL ELEMENTO STRUTTURALE Il campo di temperatura sulla sezione di un elemento strutturale monodimensionale con asse longitudinale «x» può essere descritto in maniera generale: La componente uniforme DT u =T-T 0 pari alla differenza tra la temperatura media attuale T e quella iniziale alla data della costruzione T 0; Le componenti variabili con legge lineare secondo gli assi principali y e z della sezione, DT My e DT Mz Nel caso di strutture soggette ad elevati gradienti termici si dovrà tenere conto degli effetti indotti dall andamento della temperatura all interno delle sezioni. Per quanto riguarda la temperatura iniziale, può essere assunta pari a T 0 =15 C.

95 AZIONE TERMICA SUGLI EDIFICI Se la temperatura NON COSTITUISCE AZIONE FONDAMENTALE per la sicurezza o per l efficienza della struttura è necessario tener conto solo della componente DT u Se la temperatura COSTITUISCE AZIONE FONDAMENTALE per la sicurezza o per l efficienza della struttura l andamento della T nelle sezioni degli elementi strutturali deve essere valutata in maniera approfondita studiando il problema della trasmissione del calore

96 DISTRIBUZIONE T NELL ELEMENTO STRUTTURALE La temperatura media attuale T può essere valutata come media tra la temperatura della superficie esterna T sup,est e quella della superficie interna dell elemento considerato T sup,int Le temperature della superficie esterna, T supest e quelle della superficie interna T supint, dell elemento considerato vengono valutate a partire dalla temperatura dell aria esterna, T est, e di quella interna T int, tenendo conto del trasferimento di calore per irraggiamento e per convezione all interfaccia aria-costruzione e della eventuale presenza di materiale isolante

97 DISTRIBUZIONE T NELL ELEMENTO STRUTTURALE Contributo per irraggiamento

98 AZIONE TERMICA SUGLI EDIFICI EFFETTI DELLE AZIONI TERMICHE Coefficienti di dilatazione termica a temperatura ambiente

99 AZIONE TERMICA SUGLI EDIFICI Consideriamo una trave da ponte in acciaio di luce L e supponiamo che essa sia vincolata in A e libera di scorrere orizzontalmente in B, sotto un aumento DT di temperatura essa si allungherà in B di una quantità pari a DL=a T L DT Pertanto, se L=100 m e DT=+25 C, considerando un coefficiente a T =1, per l'acciaio, l'allungamento sarà pari a: DL=a T L DT=1, =0,03 m=3 cm. Se tale spostamento è libero di esplicarsi non c è alcun problema, mentre se esso è impedito (in tutto o in parte) si genera una reazione di contrasto che dà luogo a sollecitazioni indesiderate nella trave.