AZIONI SULLE COSTRUZIONI, CARICHI VENTO, NEVE. Maurizio Orlando

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Franco Bonfanti
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1 AZIONI SULLE COSTRUZIONI, CARICHI PERMANENTI, CARICHI VARIABILI DI ESERCIZIO, VENTO, NEVE Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale - Università degli Studi di Firenze

2 FASI OPERATIVE DEL PROGETTO STRUTTURALE 1. DEFINIZIONE DELLA STRUTTURA 2. ANALISI DEI CARICHI 3. CALCOLO DELLE SOLLECITAZIONI 4. VERIFICA DI SICUREZZA

3 FASI OPERATIVE DEL PROGETTO STRUTTURALE 1. DEFINIZIONE DELLA STRUTTURA sito, destinazione i d uso schema geometrico (disposizione degli elementi portanti e portati) e vincoli materiali costituenti predimensionamento (per analogia con strutture di forma e dimensioni simili, con modelli semplificati di calcolo) calcolo della RESISTENZA degli elementi strutturali

degli elementi portanti e portati) e vincoli materiali costituenti predimensionamento (per

4 FASI OPERATIVE DEL PROGETTO STRUTTURALE 3. CALCOLO DELLE SOLLECITAZIONI

5 FASI OPERATIVE DEL PROGETTO STRUTTURALE 4. VERIFICA DI SICUREZZA confronto sollecitazioni i i resistenze (oggetto della prossima lezione)

6 Classificazione delle Azioni in base alle modalità di esplicarsi

7 Classificazione delle Azioni in base alla risposta strutturale

8 Classificazione delle Azioni in base alla variazione della intensità nel tempo Permanenti: G G i t tt Variabili: Q i Eccezionali: A Sisma: E G 1 peso proprio struttura G 2 elementi non strutturali P precompressione + altre (ritiro, fluage, cedimenti, ecc.) Sovraccarichi Vento Neve Temperatura Incendio Esplosioni Urti e impatti

struttura G 2 elementi non strutturali P precompressione + altre (ritiro, fluage,

9 AZIONI AZIONI PERMANENTI (3.1.2 e NTC) 1. STRUTTURALI : peso proprio degli elementi strutturali 2. NON STRUTTURALI: carichi non rimovibili durante il normale esercizio della costruzione, quali quelli relativi a tamponature esterne, divisori interni, massetti, isolamenti, pavimenti e rivestimenti del piano di calpestio, intonaci, controsoffitti, impianti ed altro, ancorché in qualche caso sia necessario considerare situazioni transitorie in cui essi non siano presenti

tamponature esterne, divisori interni, massetti, isolamenti, pavimenti e rivestimenti del piano di calpestio, intonaci,

10 AZIONI Elementi divisori interni il peso proprio di elementi divisori interni potrà essere ragguagliato ad un carico permanente portato uniformemente distribuito g 2k, che dipende dal peso proprio per unità di lunghezza G 2k delle partizioni 2k per elementi e e divisori con G 1,00 kn/m: = 0,40 kn/m 2 2k g 2k 0 per elementi divisori con 1,00 < G 2k 2,00 kn/m: g 2k = 0,80 kn/m 2 per elementi divisori con 2,00 < G 2k 3,00 kn/m: g 2k = 1,20 kn/m 2 per elementi divisori con 300<G 3,00 400kN/m:g =160kN/m 2k 4,00 2k 1,60 2 per elementi divisori con 4,00 < G 2k 5,00 kn/m: g 2k = 2,00 kn/m 2

kn/m: = 0,40 kn/m 2 2k g 2k 0 per elementi divisori con 1,00 < G 2k 2,00 kn/m: g 2k = 0,80 kn/m 2 per elementi divisori con 2,00 < G 2k 3,00 kn/m:

11 AZIONI AZIONI VARIABILI (Q) AZIONI VARIABILI CON OCCORRENZE DISCRETE PIÙ O MENO PUNTUALI NEL TEMPO (AD ES. IL CARICO TRASMESSO DALLE PERSONE ED IN GENERALE I CARICHI DI BREVE DURATA SUI SOLAI DI UN EDIFICIO PER CIVILE ABITAZIONE) AZIONI VARIABILI A CARATTERE (INTENSITÀ, DIREZIONE) VARIABILE NEL TEMPO E NON MONOTONE (PER ESEMPIO: NEVE, VENTO, TEMPERATURA, MOTO ONDOSO)

IL CARICO TRASMESSO DALLE PERSONE ED IN GENERALE I CARICHI DI BREVE DURATA SUI SOLAI DI UN

12 AZIONI NTC AZIONI VARIABILI - carichi verticali uniformemente distribuiti q k [kn/m 2 ] - carichi verticali concentrati (da non sommare a q k ) Q k [kn] (su impronta di 50 x 50 mm; nelle rimesse e nei parcheggi su due impronte di 200 x 200 mm, distanti assialmente di 1,80 m) - carichi orizzontali lineari H k [kn/m]

] - carichi verticali concentrati (da non sommare a q k ) Q k [kn] (su impronta

13 AZIONI

14 AZIONI

15 VALORI RAPPRESENTATIVI DELLE AZIONI VARIABILI Q k = valore caratteristico ψ 0 Q k = valore raro (o di combinazione) i ψ 1 Q k = valore frequente ψ 2 Q k = valore quasi permanente µ Q Q k IL VALORE FREQUENTE EQUELLOQUASI PERMANENTE DEI CARICHI SUI SOLAI DEGLI EDIFICI SONO FISSATI IN MODO TALE CHE LA FRAZIONE DI TEMPO NEL CORSO DELLA QUALE ESSI VENGONO SUPERATI SIA MEDIAMENTE UGUALE RISPETTIVAMENTE AL 10 % (RAPPORTO TRA I TRATTI BC, DE E FG ED IL TRATTO AH IN FIGURA) E AL 50 % DELLA DURATA DI RIFERIMENTO DI 50 ANNI

DEGLI EDIFICI SONO FISSATI IN MODO TALE CHE LA FRAZIONE DI TEMPO NEL CORSO DELLA QUALE ESSI VENGONO SUPERATI SIA MEDIAMENTE

16 COEFFICIENTI DI COMBINAZIONE

17 AZIONI ECCEZIONALI AZIONI ECCEZIONALI (A), CHE RISULTANO DIFFICILMENTE PREVEDIBILI E SONO DI BREVE DURATA (ESEMPIO: ESPLOSIONI, URTI, INCENDI) PER LE AZIONI ECCEZIONALI SI DETERMINA DIRETTAMENTE UN VALORE NOMINALE UNICO, PERCHÉ, A CAUSA DEL LORO CARATTERE, NON SI DISPONE DI DATI SUFFICIENTI PER APPLICARE IN MODO APPROPRIATO I METODI STATISTICI

DETERMINA DIRETTAMENTE UN VALORE NOMINALE UNICO, PERCHÉ, A CAUSA DEL LORO CARATTERE,

18 Azione del vento VELOCITÀ DI RIFERIMENTO 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. v b,0, a 0, k a sono parametri forniti legati alla regione in cui sorge la costruzione in esame; a s è l altitudine sul livello del mare (in m) del sito ove sorge la costruzione.

vento a 10 m dal suolo su un terreno di categoria di esposizione II mediata su 10 minuti e riferita ad un

20 Per un generico periodo di ritorno T R ( C3.3.2) v b = velocità di riferimento b associata ad un periodo di ritorno di 50 anni v b (T R ) = velocità di riferimento associata ad un periodo di ritorno di T R anni

21 Pressione cinetica di riferimento ( 3.3.6) LEGGE DI BERNOULLI Fluido in moto con velocità v b che viene arrestato completamente contro un parete piana indefinita

22 Pressione ed azione tangenziale ( e 3.3.5) 35) PRESSIONE AZIONE TANGENZIALE

23 c e : tiene conto dell influenza della rugosità del terreno z 0 =0,003 m z 0 =0,03 m z 0 =0,3 m z 0 =0,01 m z 0 =0,1 m z 0 =0,8 m

24 c e : tiene conto dell influenza e della rugosità del terreno (CNR-DT 207/2008) Vl Valori idecrescenti tidi rugosità

25 Andamento di c e in funzione di z

26 Andamento di c e in funzione di z v q q q media media max max (z) (z) = = v 1 2 ref ρv ln 2 ref z z 0 K r z ln z 2 K = q (z) ln z z 2 r ref 0 0 σ V (z) = q media (z) + g σ q = q media (z) g v media (z) () () (z) = q ref z () (z) ln z 0 2 K 2 r z ln z 0 = q ref 2 K () (z) c 2 r e z 10 m

27 Coefficiente aerodinamico e di attrito ttit (C (C3310e C3311) C3.3.11) Le NTC rimandano a normative di comprovata affidabilità. La circolare riprende in pratica il DM96. Esempi: Se l ostacolo non èi indefinito: it 1 p = C p ρv 2 2

28 Determinazione sperimentale del coefficiente aerodinamico CRIACIV-DIC Boundary Layer Wind Tunnel vista laterale DIC Dipartimento to di Ingegneria Civile vista del ventilatore Centro di Ricerca Inter-Universitario di Aerodinamica delle Costruzioni Università degli Studi e Ingegneria del Vento di Firenze

29 Stadio del Pireo - Atene SANTA BARBARA (AR) - Torri di raffreddamento centrale ENEL

30 Carico neve (3.4.1) Si ipotizza che il carico agisca in direzione verticale e lo si riferisce alla proiezione orizzontale della superficie della copertura. Valori riferiti ad un periodo di ritorno di 50 anni.

31 Es. Zona II ZONA I DIVISA IN ALPINA E MEDITERRANEA

32 Coefficiente di esposizione (3.4.3) Il coefficiente di esposizione C E può essere utilizzato per modificare il valore del carico neve in copertura in funzione delle caratteristiche specifiche dell area in cui sorge l opera opera. Coefficiente termico (3.4.4) Il coefficiente termico può essere utilizzato per tener conto della riduzione del carico neve a causa dello scioglimento della stessa, causata dalla perdita di calore della costruzione. Tale coefficiente tiene conto delle proprietà di isolamento termico del materiale utilizzato in copertura. In assenza di uno specifico e documentato studio, deve essere utilizzato C t = 1.

33 Coefficienti di forma per le coperture (3.4.5)

34 Esempi di località Località a s [m] D.M (50 anni) Zona q sk [kn/m 2 ] Torino 239 I Alp Milano 121 I Med Firenze 50 II 1.00 Catanzaro 586 III 1.27 Esempio zona II (as 200 m) q sk = 1,00 kn/m 2 a s < 200 m µ 1 = 0,80 per α < 30 C E = 1,00 C t = 1,00 q s = µ 1 q sk C E C t = 1,00 0,80 1,00 1,00 = 0,80 kn/m 2 [con DM 96 q s = 0,92 kn/m 2 ]

35 Variazioni termiche

36 Variazioni termiche

37 RIFERIMENTO BIBLIOGRAFICO PROGETTAZIONE DI STRUTTURE IN CALCESTRUZZO ARMATO Guida all uso dell Eurocodice 2 con riferimento alle NTC D.M Vol.1 PROGETTAZIONE SISMICA DI EDIFICI IN CALCESTRUZZO ARMATO Guida all uso dell Eurocodice 2 con riferimento alle NTC D.M Vol.2

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