NORMATIVA DI RIFERIMENTO

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1 NORMATIVA DI RIFERIMENTO LE AZIONI a.a. 2012/2013 CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CIVILE FRANCESCO MICELLI

2 NORMATIVA DI RIFERIMENTO NCT 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: taella dei parametri che definiscono l azione sismica

4 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: taella dei parametri che definiscono l azione sismica

5 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 Limiti 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 Cominazioni delle azioni Degrado 2.6 AZIONI NELLE VERIFICHE AGLI STATI LIMITE Stati limite ultimi Stati limite di esercizio 2.7 VERIFICHE ALLE TENSIONI AMMISSIBILI

6 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 variaili 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

7 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 prefaricate Calcestruzzo a assa percentuale di armatura o non armato Calcestruzzo di aggregati leggeri Resistenza al fuoco

8 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

9 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

10 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 Durailità 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

11 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

12 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

13 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

14 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI Secondo il modo di esplicarsi AZIONI DIRETTE: forze concentrate, carichi distriuiti, fissi o moili 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.

15 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI Secondo la risposta strutturale 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

16 Secondo la variazione della loro intensità nel tempo 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. CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI

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

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

19 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI CARICHI PERMANENTI STRUTTURALI PESO PROPRIO 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 (ta. 3.1.I) H Peso= H x B x s x g B s

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24 AZIONI ANTROPICHE CARICHI PERMANENTI NON STRUTTURALI Nel caso di elementi non strutturali sono considerati carichi permanenti non rimoviili 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..

25 CLASSIFICAZIONE DELLE AZIONI CARICHI PERMANENTI NON STRUTTURALI Essi devono essere valutati sulla ase 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 aitazioni e uffici possono assumersi, in genere, come carichi equivalenti distriuiti, purché i solai aiamo adeguata capacità di ripartizione trasversale

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

31 AZIONI ANTROPICHE CARICHI PERMANENTI NON STRUTTURALI ELEMENTI DIVISORI INTERNI per elementi divisori con G kn m 2 2 g 0. kn m G kn m g kn m 2 2 g 1. kn m 2.00 G kn m 3.00 G kn m g 1. kn m 4.00 G kn m g 2. kn m 2 00 Elementi divisori interni con peso proprio maggiore devono essere considerati in fase di progettazione tenendo conto del loro esatto posizionamento sul solaio

32 CARICHI VARIABILI AZIONI ANTROPICHE I carichi variaili comprendono la classe dei carichi legati alla destinazione d uso dell opera; i modelli di tali azioni possono essere costituiti da: Carichi verticali uniformemente distriuiti (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

33 CARICHI VARIABILI AZIONI ANTROPICHE I valori nominali e/o caratteristici q k, Q k ed H k sono taellati in normativa (ta. 3.1.II).

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42 AZIONI ANTROPICHE I carichi variaili concentrati (Q k ) [kn] modellano l azione concentrata dovuta ad esempio all azione di un moile 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

43 AZIONI AGENTI SULLE COSTRUZIONI AZIONI NATURALI:NEVE

44 INTRODUZIONE Il carico da neve interessa quelle superfici su cui la neve ha la possiilità di accumularsi (coperture, alconi, 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, proailità 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)

45 PARAMETRI DEL SITO 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 1500 m

46 I valori di tali coefficienti dipendono da: parametri del sito, parametri della struttura effetti locali INTRODUZIONE 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

47 PARAMETRI DEL SITO 1) Macrozonazione: valore caratteristico del carico neve al suolo

48 PARAMETRI DEL SITO 1) Macrozonazione: valore caratteristico del carico neve al suolo

49 PARAMETRI DEL SITO 1) Macrozonazione: valore caratteristico del carico neve al suolo

50 PARAMETRI DEL SITO 1) Macrozonazione: valore caratteristico del carico neve al suolo q q sk sk kn / m per a a 481 kn / m per a a 1500m s 2 s 0 s

51 PARAMETRI DEL SITO 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.

52 PARAMETRI DEL SITO 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.

53 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura 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

54 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura i ESSENDO a L ANGOLO (gradi sessagesimali) FORMATO DALLA FALDA CON L ORIZZONATALE 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

55 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura i Copertura ad una falda Si assume che la neve non sia impedita di scivolare. Se l estremità più assa termina con un parapetto, una arriera od 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 entrami i casi di carico con o senza vento

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

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

58 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura i Copertura a due falde Per il carico da neve senza vento si deve considerare la condizione CASO I Per il carico da neve con vento si deve considerare la peggiore tra le condizioni CASO II e CASO III

59 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura 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 ordo della copertura; arriere paraneve.

60 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura i Valori dei coefficienti di forma per le tipologie di copertura ad una, a due o a più falde, al variare dell angolo a di inclinazione della falda sull orizzontale.

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

62 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura i COPERTURE CILINDRICHE La neve non è impedita di scivolare Assenza di vento Presenza di vento Valori dei coefficienti di forma

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

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

65 CARICO NEVE SULLE COPERTURE 3) Coefficiente di forma della copertura i s α 15 α >15 μ s =0 μ s è calcolato in ragione del 50% del carico totale massimo insistente sulla falda della copertura superiore, valutato con riferimento al valore del coefficiente di forma appropriato per detta falda w = h γh q sk g è il peso dell unità di volume della neve [kn/m 3 ], che per i presenti calcoli può essere assunto pari a 2 kn/m 3 Comunque 0,8 μ w 4,0 La lunghezza della zona in cui si forma l accumulo è data da l s =2h, e comunque 5 l s 15m Nel caso in cui 2 >l s il valore del coefficiente di forma al livello della fine della copertura posta a quota inferiore dovrà essere valutato per interpolazione lineare tra valori di 1 e 2

66 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 memrature direttamente interessate dagli stessi. Le condizioni di carico non dovranno pertanto fare oggetto di specifiche cominazioni di carico che interessino l intera struttura. In particolare: Accumuli in corrispondenza di sporgenze Neve aggettante dal ordo di una copertura Carichi da neve su arriere paraneve ed altri ostacoli

67 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 «omra aereodinamica»

68 CARICO NEVE SULLE COPERTURE EFFETTI LOCALI Accumuli in corrispondenza di sporgenze 1 =0,8 2 =γh q sk 0,8 μ 2 2,0 g è il peso dell unità di volume della neve [kn/m 3 ], che per i presenti calcoli può essere assunto pari a 2 kn/m 3 l s =2h, con la limitazione 5 l s 15m

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

70 CARICO NEVE SULLE COPERTURE EFFETTI LOCALI Neve aggettante dal ordo di una copertura I carichi dovuti alla neve sospesa in oggetto saranno considerati agenti in corrispondenza del ordo della copertura e si possono calcolare mediante l espressione: q se =kq s 2 γ q se =carico della neve per unità di lunghezza dovuto alla sospensione q s =carico corrispondente alla distriuzione del manto più sfavorevole per la copertura in esame peso dell unità di volume della neve [kn/m 3 ], che per i presenti calcoli può essere assunto pari a kn/m 3 =coefficiente funzione della irregolarità della forma della neve, parti a k=3/d, con k dg, essendo d» la profondità del manto nevoso sulla copertura in m.

71 CARICO NEVE SULLE COPERTURE EFFETTI LOCALI Carichi della neve su arriere paraneve ed altri ostacoli In talune situazioni la neve può scivolare via da un tetto a falde o curvo. In questo caso si assume pari a zero il coefficiente di attrito tra la massa di neve e la superficie di copertura. L azione statica F s impressa da una massa di neve che scivola su arriere paraneve o altri ostacoli, nella direzione di scivolamento, per unità di lunghezza dell edificio vale: F s q sina s q s =carico sulla copertura, relativo alla distriuzione uniforme più sfavorevole tra quelle proprie della zona dalla quale la neve potree scivolare; = distanza in pianta (misurata in orizzontale) tra il paraneve e l ostacolo ed il successivo paraneve o il colmo del tetto; a= angolo di inclinazione del tetto, misurato a partire dall orizzontale

72 AZIONE DELLA TEMPERATURA

73 INTRODUZIONE Variazioni giornaliere e stagionali di temperatura, irraggiamento solare e convezione comportano variazioni della distriuzione 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

74 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

75 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

76 DISTRIBUZIONE DI TEMPERATURA 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 variaili 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.

77 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 prolema della trasmissione del calore

78 DISTRIBUZIONE DI TEMPERATURA 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

79 DISTRIBUZIONE DI TEMPERATURA NELL ELEMENTO STRUTTURALE Contriuto per irraggiamento

80 AZIONE TERMICA SUGLI EDIFICI EFFETTI DELLE AZIONI TERMICHE Coefficienti di dilatazione termica a temperatura amiente

81 AZIONI AGENTI SULLE COSTRUZIONI AZIONI NATURALI:VENTO

82 INTRODUZIONE 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 COSTRZIONI USUALI TALE AZIONI SONO CONVENZIONALMENTE RICONDOTTE ALLE AZIONI STATICHE EQUIVALENTI

83 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 costruzioni 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.

84 PRESSIONE DEL VENTO p q c e c p c d q = 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. Istruzioni per l applicazione delle NTC 2008 C d = coefficiente dinamico che tiene conto di effetti riduttivi associati alla non contemporaneità delle massime pressioni locali e degli effetti amplificativi dovuti alle virazioni strutturali

85 AZIONE TANGENTE DEL VENTO p f q c e c f q = pressione cinetica di riferimento C e = coefficiente di esposizione C f = coefficiente di attrito, funzione della scarezza della superficie sulla quale il vento esercita l azione tangente.

86 PRESSIONE CINETICA DI RIFERIMENTO q 1 v 2 2 p q e p d v = velocità di riferimento del vento = densità dell aria assunta convenzionalmente pari a 1.25 kg/m 3

87 VELOCITA DI RIFERIMENTO 2 p q q 2 v La velocità di riferimento v 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. In mancanza di indagini statistiche e p d 1 v v v v,0,0 k a per a a a a per a a 1500m s 0 0 s s 0 v ref,0, a 0, k a sono parametri forniti dalla normativa e 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

88 In mancanza di indagini statiche, invece, la velocità di riferimento v (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: VELOCITA DI RIFERIMENTO R R v T v a ) ( v 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 R T T 1 ln 0.2ln a Dove T R è espresso in anni. d p e c c c q p v q

89 VELOCITA DI RIFERIMENTO 2 p q q 2 v e p d 1

90 VELOCITA DI RIFERIMENTO MAPPA DELLE ZONE IN CUI E SUDDIVISO IL TERRITORIO ITALIANO p 2 q q 2 v e p d 1

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

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

93 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 scarezza e topografia del terreno che circonda la costruzione, per altezze sul suolo non maggiori di z = 200 m, esso è dato dalla formula: e p 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 taellati c t è il coefficiente di topografia

94 COEFFICIENTE DI ESPOSIZONE Categoria di esposizione Classe di rugosità d p e 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

95 COEFFICIENTE DI ESPOSIZONE Categoria di esposizione d p e 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

96 COEFFICIENTE DI ESPOSIZONE Parametri d p e 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

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

98 COEFFICIENTE DINAMICO p q e p 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

99 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 e p d

100 COEFFICIENTE DI FORMA p q e p 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;

101 COEFFICIENTE DI FORMA p q e p d Edifici a pianta rettangolare con coperture piane, a falde, inclinate e curve

102 COEFFICIENTE DI FORMA p q e p 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

103 p q e p d

104 COEFFICIENTE DI FORMA p q e p d Edifici a pianta rettangolare con coperture piane, a falde, inclinate e curve 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 cominazione più sfavorevole

105 p q e p d

106 COEFFICIENTE DI FORMA p q e p 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;

107 COEFFICIENTE DI FORMA Coperture multiple p q e p d

108 COEFFICIENTE DI FORMA Coperture multiple p q e p d VENTO DIRETTO NORMALMENTE ALLE LINEE DI COLMO la linea di colmo, indica, in generale, una retta orizzontale di massima quota, che si ottiene come intersezione tra due falde inclinate del tetto

109 COEFFICIENTE DI FORMA Coperture multiple p q e p d VENTO DIRETTO NORMALMENTE ALLE LINEE DI COLMO Azioni esterne sui singoli elementi - per la prima copertura colpita dal vento valgono i coefficienti stailiti nel caso precedente - per la seconda copertura il coefficiente relativo allo spiovente sopravento viene ridotto del 25%; - per tutte le coperture successive i coefficienti relativi ad amedue gli spioventi vengono ridotti del 25%. Azioni d insieme - si applicano al primo e all ultimo spiovente le pressioni valutate secondo i coefficienti indicati nel caso precedente; - contemporaneamente si considera, applicata alla superficie proiettata in piano di tutte le parti del tetto, una azione superficiale orizzontale di tipo tangenziale il cui valore unitario è assunto convenzionalmente pari a 0,10 q ref c e

110 COEFFICIENTE DI FORMA Coperture multiple p q e p d VENTO DIRETTO NORMALMENTE ALLE LINEE DI COLMO VENTO DIRETTO PARALLELAMENTE ALLE LINEE DI COLMO Per la determinazione delle azioni dovute al vento diretto parallelamente alle linee di colmo (e ai piani di falda) si considererà in ogni caso un azione tangente p f q e f in cui per il coefficiente di attrito c f si utilizza, in assenza di valutazioni più precise suffragate da opportuna documentazione o da prove sperimentali in galleria del vento, i seguenti valori:

111 COEFFICIENTE DI FORMA p q e p 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;

112 COEFFICIENTE DI FORMA Tettoie e pensiline isolate p q Per tettoie o pensiline isolate ad uno o due spioventi, per le quali il rapporto tra la totale altezza sul suolo e la massima dimensione in pianta non è maggiore di uno, si assumeranno i valori del coefficiente c p di seguito riportati, scegliendo sempre nelle formule il segno che dà luogo alla cominazione più sfavorevole e p d

113 COEFFICIENTE DI FORMA Tettoie e pensiline isolate p q e p d

114 COEFFICIENTE DI FORMA Tettoie e pensiline isolate p q Per tettoie o pensiline isolate ad uno o due spioventi, per le quali il rapporto tra la totale altezza sul suolo e la massima dimensione in pianta non è maggiore di uno, si assumeranno i valori del coefficiente c p di seguito riportati, scegliendo sempre nelle formule il segno che dà luogo alla cominazione più sfavorevole e p d ELEMENTI CON SPIOVENTI AVENTI INCLINAZIONE SULL ORIZZONTALE a 0 Tettoie e pensiline a due spioventi piani Spiovente sopravento c p =±0,8(1+sina

115 COEFFICIENTE DI FORMA Tettoie e pensiline isolate p q Per tettoie o pensiline isolate ad uno o due spioventi, per le quali il rapporto tra la totale altezza sul suolo e la massima dimensione in pianta non è maggiore di uno, si assumeranno i valori del coefficiente c p di seguito riportati, scegliendo sempre nelle formule il segno che dà luogo alla cominazione più sfavorevole e p d ELEMENTI CON SPIOVENTI AVENTI INCLINAZIONE SULL ORIZZONTALE a 0 Tettoie e pensiline a due spioventi piani Spiovente sottovento c p =±0,6

116 COEFFICIENTE DI FORMA Tettoie e pensiline isolate p q Per tettoie o pensiline isolate ad uno o due spioventi, per le quali il rapporto tra la totale altezza sul suolo e la massima dimensione in pianta non è maggiore di uno, si assumeranno i valori del coefficiente c p di seguito riportati, scegliendo sempre nelle formule il segno che dà luogo alla cominazione più sfavorevole e p d ELEMENTI CON SPIOVENTI AVENTI INCLINAZIONE SULL ORIZZONTALE a 0 Tettoie e pensiline a un solo spiovente piano c p =±1,2(1+sina

117 COEFFICIENTE DI FORMA Tettoie e pensiline isolate p q Per tettoie o pensiline isolate ad uno o due spioventi, per le quali il rapporto tra la totale altezza sul suolo e la massima dimensione in pianta non è maggiore di uno, si assumeranno i valori del coefficiente c p di seguito riportati, scegliendo sempre nelle formule il segno che dà luogo alla cominazione più sfavorevole e p d ELEMENTI CON SPIOVENTI AVENTI INCLINAZIONE SULL ORIZZONTALE a 0 ELEMENTI CON SPIOVENTI AVENTI INCLINAZIONE SULL ORIZZONTALE a=0 c p =±1,2

118 COEFFICIENTE DI FORMA p q e p 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;

119 COEFFICIENTE DI FORMA Travi ad anima piena e reticolare p q e p d

120 COEFFICIENTE DI FORMA Travi ad anima piena e reticolare p q e p d TRAVI ISOLATE La pressione totale si considera agente solo sulla superficie della parte piena della parete (S p ) e si valuta utilizzando i seguenti coefficienti di forma: c c c p p p ,6 2,4 per 0 0,3 per 0,3 0,8 per 0,8 1 S p S Superficie della parte piana della trave Superficie delimitata dal contorno della trave

121 COEFFICIENTE DI FORMA Travi ad anima piena e reticolare p q e p d TRAVI ISOLATE TRAVI MULTIPLE Nel caso di travi disposte parallelamente alla mutua distanza d non maggiore del doppio dell altezza, il valore della pressione sull elemento successivo sarà pari a quello sull elemento precedente moltiplicato per il seguente coefficiente di riduzione: 11,2 0,2 2 per 3 2 per 3 Per d/h 5 gli elementi vengano considerati come isolati Per 2< d/h<5 si procede all interpolazione lineare

122 COEFFICIENTE DI FORMA p q e p 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;

123 COEFFICIENTE DI FORMA p q e p d Torri e pali a traliccio a sezione rettangolare o quadrata

124 COEFFICIENTE DI FORMA p q e p d Torri e pali a traliccio a sezione rettangolare o quadrata Per vento diretto normalmente ad una delle pareti, salvo valutazioni più accurate: c p 2,4 2,8 per torrio elementi tuolari a sezione circolare per torricon elementi aventi sezione di forma diversa dalla circolare L azione di insieme esercitata dal vento spirante normalmente ad una delle pareti va valutata con riferimento alla superficie della parete piena di una sola faccia. Per vento spirante secondo la isettrice dell angolo formato da due pareti, l azione d insieme è pari a 1,15 volte quella precedente Cautelativamente, a meno specifiche indicazioni, gli stessi coefficienti possono essere applicati anche per torri a sezione triangolare, per le quali non si applica il coefficiente 1,15.

125 COEFFICIENTE DI FORMA p q e p 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;

126 COEFFICIENTE DI FORMA Corpi Cilindrici p q e p d

127 COEFFICIENTE DI FORMA Corpi Cilindrici p q e p d Per corpi con diametro "d" e altezza "h": per q=q c e (MPa) con q =pressione cinetica di riferimento e c e =coefficiente di esposizione L'azione di insieme esercitata dal vento va valutata con riferimento alla superficie proiettata sul piano ortogonale alla direzione del vento Le medesime relazione possono essere applicate ai corpi prismatici a sezione di poligono regolare di otto o più lati, essendo d il lato

128 COEFFICIENTE DI FORMA p q e p 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;

129 COEFFICIENTE DI FORMA p q e p d Corpi sferici Nel caso di corpi con raggio "R" l'azione di insieme esercitata da vento di valuta, con riferimento alla superficie proiettata sul piano ortogonale alla direzione del vento, S=pR 2, utilizzando c p =0,35

130 COEFFICIENTE DI FORMA PRESSIONI MASSIME LOCALI p q e p d Nel caso di zone di discontinuità della forma esterna degli edifici a pianta rettangolare con coperture piane, a falde, inclinate e curve, delle coperture multiple, delle tettoie e pensiline isolate, e nelle strutture secondarie disposte nella fascia perimetrale dell'edificio ed in corrispondenza dei displuvi il valore assoluto del coefficiente di forma può suire notevoli incrementi. Tali effetti, dovuti a vorticosità locale, in assenza di specifiche prove in galleria del vento, potranno essere valutati assumendo per le zone comprese nel fasce sopra descritte, il coefficiente c p =-1,8.

131 COEFFICIENTE DI FORMA PRESSIONI MASSIME LOCALI p q e p d Nel caso di zone di discontinuità della forma esterna degli edifici a pianta rettangolare con coperture piane, a falde, inclinate e curve, delle coperture multiple, delle tettoie e pensiline isolate, e nelle strutture secondarie disposte nella fascia perimetrale dell'edificio ed in corrispondenza dei displuvi il valore assoluto del coefficiente di forma può suire notevoli incrementi. Tali effetti, dovuti a vorticosità locale, in assenza di specifiche prove in galleria del vento, potranno essere valutati assumendo per le zone comprese nel fasce sopra descritte, il coefficiente cp=-1,8.

132 COEFFICIENTE DI FORMA PRESSIONI MASSIME LOCALI p q e p d Nel caso di corpi cilindrici e sferici, invece, le pressioni massime locali dovranno essere determinate utilizzando la distriuzione del coefficiente c p riportata in figura.

133 COEFFICIENTE DI FORMA PRESSIONI MASSIME LOCALI p q Nel caso di corpi cilindrici e sferici, invece, le pressioni massime locali dovranno essere determinate utilizzando la distriuzione del coefficiente c p riportata in figura. e p d Le pressioni massime locali non vanno messe in conto per la determinazione delle azioni d'insieme.