CORSO DI PROGETTAZIONE COSTRUZIONI ED IMPIANTI

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1 CORSO DI PROGETTAZIONE COSTRUZIONI ED IMPIANTI NORMATIVA TECNICA (NTC2008) - PREDIMENSIONAMENTO DI UN EDIFICIO IN C.A.

2 PREDIMENSIONAMENTO DELLE STRUTTURE DI UN EDIFICIO IN C.A. Localizzazione/descrizione L'edificio è situato in una zona pianeggiante in un ambito urbano nel comune di Bologna (60 m.s.l.). Il comune è classificato in zona sismica 3. Il fabbricato è destinato ad uso residenziale, classe d'uso II, vita nominale 50 anni. La pianta è simmetrica rispetto all'asse mediano trasversale ed è inscrivibile in un rettangolo di dimensioni 20 x16m. L'edificio si sviluppa per cinque piani fuori terra più uno interrato, gli interpiani misurano 3,10m ad eccezione di quello interrato (-2,80m)

3 Descrizione della struttura in elevazione La struttura è costituita da telai di calcestruzzo armato gettati in opera con elementi verticali costituiti da pilastri e setti, gli elementi orizzontali sono costituiti da travi emergenti e a spessore di solaio. I solai del tipo misto con alleggerimento in laterizio e soletta di completamento, sono tessuti secondo la direzione trasversale all'asse principale dell'edificio

4 MATERIALI E PRESCRIZIONI Calcestruzzo: C25/30 Resistenza di progetto: fcd = 0,85x25/1,5 = 14,16N/mmq Modulo elastico: 31500N/mmq Il copriferro c è la distanza tra la superficie esterna dell'armatura più prossima alla superficie del cls.lo spessore di c non deve essere < di 3cm per le strutture in elevazione e < di 5cm per quelle di fondazione e controterra. L'interferro i è la distanza netta tra le barre di armatura. La dimensione degli inerti nel cls è legata all'interferro. Nel confezionamento del cls devono rispettarsi le seguenti limitazioni: i non inferiore al diametro della barra; i non inferiore a 2cm; i > della dimensione max inerte + 5mm Durabilità - classe di esposizione tipo XC - rischio di corrosione per effetto della carbonatazione del cls CLASSE AMBIENTE RAPP. A/C CLASSE CLS DOSAGGIO cemento XC1 XC2 XC3 XC4 Asciutto - interni di edifici con unidità relativa molto bassa Bagnato raramente asciutto -fondazioni e strutture interrate Moderatamente umido - esterni riparati dalla pioggia Ciclicamente asciutto e bagnato - esterni esposti alla pioggia 0,60 C25/30 > 300kg/mc 0,60 C28/35 > 320kg/mc 0,55 C28/35 > 320kg/mc 0,50 C32/40 > 340kg/mc

5 MATERIALI E PRESCRIZIONI Acciaio: B450C Resistenza di progetto: fyd = fyd/1,15 = 450/1,15 = 391N/mmq Modulo elastico: N/mmq Lunghezza di ancoraggio delle barre Le barre di acciaio devono essere annegate nel cls (o devono sovrapporsi) in modo da garantire una resistenza allo sfilamento superiore alla forza necessaria a snervare l'acciaio La tensione ultima di aderenza fbd dipende dalla classe di cls utilizzato C16/20 C20/25 C25/30 C30/37 C35/40 fbd (N/mmq) 2,00 2,30 2,70 3,00 3,70 le NTC2008 prescrivono ld = 40* Ad esempio con un cls C25/30 e barre diam. 16mm abbiamo: ld = 391*16 / 4*2,70 = 579mm (mm) mmq 0,28 0,50 0,79 1,13 1,54 2,01 2,54 3,14 3,80 4,52 4,91 5,31 6,16 Tabella diametri/superficie - barre per calcestruzzo armato

6 ANALISI DEI CARICHI UNITARI tipo g1 - SOLAIO LATEROCEMENTIZIO 22+4cm dimensioni (m) B L H vol. (mc) kn/mc kn/mq soletta di completamento 1,00 1,00 0,04 0, ,00 travetti in c.a. 0,24 1,00 0,22 0, ,32 blocchi laterizi 0,76 1,00 0,22 0,17 8 1,34 3,66

7 ANALISI DEI CARICHI UNITARI tipo g2 - ELEMENTI DI FINITURA SOLAIO DI PIANO dimensioni (m) B L H vol. (mc) kn/mc kn/mq pavimento in ceramica 0,40 massello per impianti 1,00 1,00 0,10 0, ,40 intonaco 1,00 1,00 0,02 0, ,36 2,16

8 ANALISI DEI CARICHI UNITARI tipo g2 - parete perimetrale multistrato dimensioni (m) B L H vol. (mc) kn/mc kn/mq intonaco 1,00 1,00 0,02 0, ,36 blocchi laterizi 1,00 0,25 1,00 0, ,75 laterizi forati 1,00 1,00 0,08 0, ,88 intonaco 1,00 1,00 0,02 0, ,36 4,35

9 ANALISI DEI CARICHI UNITARI tipo g1 - scala su soletta portante - finiture dimensioni (m) B L H vol. (mc) kn/mc kn/mq gradino in marmo 1,00 1,00 0,03 0, ,78 allettamento 1,00 1,00 0,03 0, ,54 sotto grado 1,00 0,80 0,02 0, ,42 soletta strutturale 1,00 1,00 0,18 0, ,5 intonaco 1,00 1,00 0,02 0, ,36 6,60

10 ANALISI DEI CARICHI UNITARI tipo g2 - parete divisoria - incidenza per mq di solaio dimensioni (m) B L H vol. (mc) kn/mc kn/mq intonaco 1,00 1,00 0,02 0, ,36 laterizi forati 1,00 1,00 0,08 0,08 8 0,64 malta per allettamento 1,00 1,00 0,01 0, ,18 ceramica (h. 2m.) 0,7*1,00 1,00 0,01 0, ,13 Considerata una altezza della parete di 2,80m abbiamo uno "scarico" su un metro lineare di: 1,31x 2,8=3,67kN/m > in base alla norma si applica un carico ripartito di: 1,60kN/mq tipo g2 - pacchetti di finitura solaio di copertura e balconi 1,31 Nel solaio di copertura si può assumere lo stesso peso delle finiture delle soluzioni di piano Nel solaio dei balconi si assume il peso delle finiture interne senza il massetto per gli impianti: g2 = 0,80kN/mq

11 METODO DELLE SUPERFICI DI INFLUENZA Gli elementi strutturali di un sistema resistente sono interessati da un complesso di azioni che inducono sui singoli elementi sollecitazioni composte la cui determinazione più approssimata richiede l'uso di calcoli per i quali è necessario l'impiego di elaborati software di calcolo che implementano l'uso di "solutori agli elementi finiti" (SAP, Elmer,...) È possibile, per alcuni tipi e morfologie edilizie, mediante delle opportune ipotesi semplificative predimensionare pilastri e travi di un sistema intelaiato operando per singoli elementi soggetti alle sole azioni gravitazionali associate alle relative superfici di pertinenza. Una sommaria valutazione degli effetti indotti dalle azioni non gravitazionali (vento, sisma) può essere tenuta in conto attraverso dei coefficienti di maggiorazione delle superfici di influenza

12 METODO DELLE SUPERFICI DI INFLUENZA la costruzione deve essere regolare in pianta ed in altezza, i piani devono essere rigidi e la distribuzione dei pilastri e degli eventuali setti, non deve produrre una significativa eccentricità tra il centro delle masse ed il centro delle rigidezze Il numero dei piani fuori terra non deve essere elevato (max sei piani) La snellezza dei pilastri deve essere tale da non indurre fenomeni di instabilità (pilastri tozzi) Gli effetti flettenti della continuità trave/pilastro possono essere valutati attraverso una maggiorazione della superficie di influenza del pilastro Gli effetti flettenti indotti sui pilastri dalle azioni orizzontali (vento e neve) possono sommariamente essere tenuti in conto attraverso una adeguata maggiorazione della superficie di influenza

13 Pilastro N.8 - calcolo della azione normale centrata di progetto: NEd NEd va calcolata attraverso la combinazione agli S.L.U Calcolo di G1- (permanenti strutturali) a) pilastro (0,30x0,50x18,50)x25= 69,40kN b) travi 6x(0,30x0,50x4,20)x25= 94,50kN 6x(0,50x0,26x3,41)x25= 66,49kN c) solai 6x(4,20x3,41)x3,66= 314,51kN Totale G1 ---> 544,90kN

14 Pilastro N.8 - calcolo della azione normale centrata di progetto: NEd Calcolo di G2- (permanenti portati) a) finitura solai 6x(4,20x3,41)x2,16= 185,61kN b) divisori interni 5x(4,20x3,41)x1,6= 114,58kN Totale G2 ---> 300,19kN Calcolo di Qk - (variabili) a) solai di piano 5x(4,20x3,41)x2**=143,22kN b) solaio di copertura (4,20x3,41)x2***=28,64kN Totale Qk ---> 171,86kN Azione di progetto NEd = 1,3x544,90 + 1,5x300,19 + 1,5x171,86 = 708, , ,79 = 1416,44kN Applichiamo un ulteriore coefficiente amplificativo per tenere conto dell' incidenza della continuità travi-pilastri NEd = 1,15x1416,44= 1629kN VEDI TABELLA CARICHI VARIABILI DI ESERCIZIO: ** CAT "A"; *** CAT "H"

15 Pilastro N.8 - formula di progetto Si assume una percentuale di armatura del'1% (equivale ad alfa=0,01) (0,80x14,16)x(1+30x0,01)= /14,726= ,67mmq L = RadQ ,67= 332,59mm Si assume una sezione rettangolare: 30x40cm armata con 6 ferri diam. 16mm come in figura:

16 Pilastro N.17- calcolo della azione normale centrata di progetto: NEd NEd va calcolata attraverso la combinazione agli S.L.U Calcolo di G1- (permanenti strutturali) a) pilastro (0,30x0,50x18,50)x25= 69,40kN b) travi 6x(0,30x0,50x2,26)x25= 50,62kN 6x(0,30x0,5x2,33)x25= 52,42kN c) solai 6x(2,26x2,33)x3,66=115,64kN Totale G1 ---> 287,10kN

17 Pilastro N.17- calcolo della azione normale centrata di progetto: NEd Calcolo di G2- (permanenti portati) a) finitura solai 6x(2,33x2,26)x2,16= 68,24kN b) divisori interni 5x(2,33x2,26)x1,6= 42,13kN c) pareti perimetrali 5x(4,59x3,10)x4,35= 309,48kN Totale G2 ---> 420kN Calcolo di Qk - (variabili) a) solai di piano 5x(2,33x2,26)x2**=52,66kN b) solaio di copertura (2,33x2,26)x2***=10,53kN Totale Qk ---> 63,19kN Azione di progetto NEd = 1,3x287,10 + 1,5x ,5x63,19 = 373, ,79 = 1098kN Applichiamo un ulteriore coefficiente amplificativo per tenere conto dell' incremento delle sollecitazioni dovuto agli effetti torcenti prodotti dal sisma NEd = 1,4x1098= 1538kN VEDI TABELLA CARICHI VARIABILI DI ESERCIZIO: ** CAT "A"; *** CAT "H"

18 Pilastro N.17 - formula di progetto Si assume una percentuale di armatura del'1% (equivale ad alfa=0,01) / (0,80x14,16)x(1+30x0,01)= /14,726= =104441,12mmq L = RadQ ,12= 324mm Si assume una sezione rettangolare: 30x40cm armata con 6 ferri diam. 16mm come in figura:

19 Pilastro N.4 - calcolo della azione normale centrata di progetto: NEd NEd va calcolata attraverso la combinazione agli S.L.U Calcolo di G1- (permanenti strutturali) a) pilastro (0,30x0,30x18,50)x25= 41,62kN b) travi 6x(0,30x0,50x3,60)x25= 81kN 6x(0,50x0,26x2,88)x25= 56,16kN c) solai 6x(3,60x2,88)x3,66= 227,70kN Totale G1 ---> 406,50kN

20 Pilastro N.4 - calcolo della azione normale centrata di progetto: NEd Azione di progetto NEd = 1,3x406,50 + 1,5x393,20 + 1,5x140 = = 528, = 1329kN Calcolo di G2- (permanenti portati) a) finitura solai 6x(1,83x3,60)x2,16= 85,40kN b) finitura balconi 4x(3,60x1,05)x0,80= 12,10kN b) divisori interni 5x(1,83x3,60)x1,6= 52,70kN c) pareti perimetrali 5x(3,60x3,10)x4,35= 243kN Totale G2 ---> 393,20kN Calcolo di Qk - (variabili) a) solai di piano 5x(3,60x1,83)x2**= 65,90kN b) solaio di copertura (3,60x1,83)x2***= 13,18kN c) balconi 4x(3,60x1,05)x4*= 60,48kN Totale Qk ---> 140kN Applichiamo un ulteriore coefficiente amplificativo per tenere conto dell' incidenza della continuità travi-pilastri NEd = 1,15x1406 = 1528kN VEDI TABELLA CARICHI VARIABILI DI ESERCIZIO: ** CAT "A"; *** CAT "H"

21 Pilastro N.4 - formula di progetto Si assume una percentuale di armatura del'1% (equivale ad alfa=0,01) / (0,80x14,16)x(1+30x0,01)= /14,726= = mmq L = RadQ = 322mm Si assume una sezione rettangolare: 30x40cm armata con 6 ferri diam. 16mm come in figura:

22 Pilastro N.11- calcolo della azione normale centrata di progetto: NEd NEd va calcolata attraverso la combinazione agli S.L.U Calcolo di G1- (permanenti strutturali) a) pilastro (0,30x0,30x18,50)x25= 41,62kN b) travi 6x(0,30x0,50x3,91)x25= 88kN 6x(0,3x0,50x2,26)x25= 50,85kN c) solai 6x(2,26x3,91)x3,66= 194kN Totale G1 ---> 374,50kN

23 Pilastro N.11- calcolo della azione normale centrata di progetto: NEd Calcolo di G2- (permanenti portati) a) finitura solai 6x(3,91x2,26)x2,16= 114,52kN b) divisori interni 5x(3,91x2,26)x1,6= 70,69kN c) pareti perimetrali 5x(3,91x3,10)x4,35= 263,63kN Totale G2 ---> 448,84kN Calcolo di Qk - (variabili) a) solai di piano 5x(3,91x2,26)x2**= 88,37kN b) solaio di copertura (3,91x2,26)x2***= 17,67kN Totale Qk ---> 106,00kN Azione di progetto NEd = 1,3x374,50 + 1,5x448,84 + 1,5x106,00 = 486, , = 1319,11kN Applichiamo un ulteriore coefficiente amplificativo per tenere conto dell' incremento delle sollecitazioni dovuto agli effetti torcenti prodotti dal sisma NEd = 1,4x1319,11= 1847kN VEDI TABELLA CARICHI VARIABILI DI ESERCIZIO: ** CAT "A"; *** CAT "H"

24 Pilastro N.11 - formula di progetto Si assume una percentuale di armatura del'1% (equivale ad assumere alfa=0,01) Si assume una percentuale di armatura del' 2% / (0,80x14,16)x(1+30x0,01)= /14,726= = mmq L = RadQ = 354mm / (0,80x14,16)x(1+30x0,02)= /14,726= = mmq L = RadQ = 319mm Si assume una sezione rettangolare: 30x40cm armata con 12 ferri diam. 16mm come in figura:

25 Pilastro N.16 - calcolo della azione normale centrata di progetto: NEd NEd va calcolata attraverso la combinazione agli S.L.U Calcolo di G1- (permanenti strutturali) a) pilastro (0,30x0,30x18,50)x25= 41,62kN b) travi 6x(0,30x0,50x2,28)x25= 51,30kN 6x(0,50x0,26x2,10)x25= 40,95kN c) solai 6x(2,10x4,21)x3,66= 194,15kN Totale G1 ---> 328,02kN

26 Pilastro N.16 - calcolo della azione normale centrata di progetto: NEd Calcolo di G2- (permanenti portati) a) finitura solai 6x(4,21x2,10)x2,16= 114,58kN b) divisori interni 5x(4,21x2,10)x1,6= 70,73kN c) pareti perimetrali 5x(3,00x3,10)x4,35= 202,30kN Totale G2 ---> 387,60kN Calcolo di Qk - (variabili) a) solai di piano 5x(4,21x2,10)x2**= 88,41kN 5x(0,73x1,90)x2 = 13,87kN b) solaio di copertura (4,21x2,10)x2***= 17,68kN Totale Qk ---> 119,96kN Azione di progetto NEd = 1,3x328,02 + 1,5x387,60 + 1,5x119,96 = 426, , ,94 = 1188kN Applichiamo un ulteriore coefficiente amplificativo per tenere conto dell' incidenza della continuità travi-pilastri NEd = 1,15x1188 = 1366,20kN VEDI TABELLA CARICHI VARIABILI DI ESERCIZIO: ** CAT "A"; *** CAT "H"

27 Pilastro N.16 - formula di progetto Si assume una percentuale di armatura del'1% (equivale ad alfa=0,01) Applichiamo la formula di verifica: / (0,80x14,16)x(1+30x0,01)= /14,726= = 92775mm L = RadQ = 305mm Si assume una sezione rettangolare: 30x30 armata con 8 ferri diam. 16mm come in figura: = (0,8x14,16)x(300x300) + (391x8x201) = = = N / = 0,83 < 1

28 REALIZZAZIONE DEI PILASTRI Armatura in attesa almeno 80cm oltre lo spessore del solaio Saette Cassaforma di tavole Cravatta. ---> Registro di base

29 RIferimenti bibliografici A.M. Michetti, appunti dal corso di tecnica delle costruzioni - a.a Univ. "LaSapienza - Roma V.Nunziata, Teoria e pratica delle strutture in cemento armato - Flaccovio editore Palermo F.Biasoli, Il progetto esecutivo degli edifici in c.a. - quaderni tecnici auto c.a. - S.Catasta, statica delle sezioni in c.a. agli S.L.con le NTC dispensa a.s F.Zanghì, materiale didattico A.Castellani, Progetto antisismico degli edifici in c.a. - Hoepli edit. Milano 2008 Normativa Eurocodice UNI-EN 1998 (EC1,EC2, EC8) D.M. Infrastrutture e trasporti , CIrc n. 617 Bozza NTC2014 UNI1104 In copertina "MAXXI di Zaha Hadid - foto di Stefano Catasta