PROFESSIONI dalla a alla Z Renzo Busonera VADEMECUM di calcoli rapidi per il progettista Nel CD Rom allegato: 27 fogli excel ed esempi applicativi per calcoli di strutture secondo le N.T.C., idraulica, strade, classe e carico d'incendio Articolato con chiavi di lettura in ordine alfabetico L I B R I
INDICE GENERALE Prefazione...11 A ANALISI DEI CARICHI...15 Definizione...15 Materiali...15 Principi generali di calcolo...15 Legislazione...17 Guida d uso del foglio di calcolo...17 Foglio 1 (D.M. 16 gennaio 1996)... 17 Esempio applicativo... 19 Foglio 2 (Decreto 14 settembre 2005)... 23 Esempio applicativo... 24 Voci correlate...40 ASTA...41 Definizione...41 Materiali...41 Principi generali di calcolo...42 Legislazione...43 Guida d uso del foglio di calcolo...44 Esempio applicativo... 45 voci correlate...50 B BLOCCO DI ANCORAGGIO DI CONDOTTE...51 Definizione...51 Materiali...51 3
INDICE GENERALE Principi generali di calcolo...51 Legislazione...52 Guida d uso al foglio di calcolo...52 Esempio applicativo... 54 Voci correlate...59 C CANALI...61 Definizione...61 Materiali...61 Principi generali di calcolo...62 Legislazione...64 Guida d uso al foglio di calcolo...64 Foglio 1 (calcolo della pendenza e sezione, assegnata portata e velocità)... 64 Esempio applicativo... 66 Foglio n. 2 (Calcolo della pendenza, velocità e sezione, assegnati portata, altezza e base o lato minore)... 69 Esempio applicativo... 71 Foglio n. 3 (Calcolo della velocità e della portata assegnata l altezza, il lato minore a e la pendenza)... 74 Esempio applicativo... 75 Voci correlate...77 CARICO D INCENDIO PER AMBIENTE GENERICO...78 Definizione...78 Materiali...78 Principi generali di calcolo...78 Legislazione...78 Guida d uso al foglio di calcolo...79 Esempio applicativo... 81 Voci correlate...83 CARICO D INCENDIO DI LOCALI CON STRUTTURE PORTANTI IN LEGNO...84 Definizione...84 Materiali...84 Principi generali di calcolo...84 Legislazione...85 Guida d uso al foglio di calcolo...85 4 VADEMECUM di calcoli rapidi per il progettista
Esempio applicativo... 87 Voci correlate...89 CLASSE D INCENDIO DI UN EDIFICIO...90 Definizione...90 Materiali...90 Principi generali di calcolo...90 Legislazione...91 Guida d uso al foglio di calcolo...91 Esempio applicativo... 92 Voci correlate...98 CONDOTTA IDRAULICA...99 Definizione...99 Materiali...99 Principi generali di calcolo...100 Legislazione...100 Guida d uso al foglio di calcolo...101 Foglio 1 (Condotta in pressione di qualunque materiale. - Calcolo del diametro)... 101 Esempio applicativo... 102 Foglio 2 (Condotta.- Calcolo della portata e velocità, assegnati diametro e lunghezza della condotta)... 104 Esempio applicativo... 105 Voci correlate...106 CORDOLI PER MURATURE...107 Definizione...107 Materiali...107 Principi generali di calcolo...107 Legislazione...108 Guida d uso al foglio di calcolo...108 Esempio applicativo... 110 Voci correlate...112 D DEFORMAZIONE ELASTICA (FRECCIA MASSIMA) Definizione...113 Materiali...113 Principi generali di calcolo...114 5
INDICE GENERALE Legislazione...114 Guida d uso al foglio di calcolo...114 Esempio applicativo... 116 Voci correlate...117 G GIUNTO DI DILATAZIONE...119 Definizione...119 Materiali...119 Principi generali di calcolo...119 Legislazione...120 Guida all uso del foglio di calcolo...120 Esempio applicativo... 121 I INCLINAZIONE O PENDENZA TRASVERSALE CURVA STRADALE...123 Definizione...123 Materiali...123 Principi generali di calcolo...123 Legislazione...126 Guida d uso del foglio di calcolo...127 Esempio applicativo... 128 Voci correlate...130 M MENSOLA O SBALZO...131 Definizione...131 Materiali...131 Principi generali di calcolo...131 Legislazione...132 Guida d uso del foglio di calcolo...132 Esempio applicativo... 135 Voci correlate...140 6 VADEMECUM di calcoli rapidi per il progettista
P PILASTRO...141 Definizione...141 Materiali...141 Principi generali di calcolo...141 Legislazione...142 Guida d uso del foglio di calcolo...143 Esempio applicativo... 144 Voci correlate...149 PLINTO...150 Definizione...150 Materiali...150 Principi generali di calcolo...151 Legislazione...152 Guida d uso del foglio di calcolo...152 Esempio applicativo... 154 Voci correlate...158 R RITTO...159 Definizione...159 Materiali...159 Principi generali di calcolo...161 Legislazione...162 Guida d uso del foglio di calcolo...162 Esempio applicativo... 164 Voci correlate...168 S SOLAIO...169 Definizione...169 Materiali...169 Principi generali di calcolo...170 7
INDICE GENERALE Legislazione...170 Guida d uso del foglio di calcolo...171 Esempio applicativo... 173 Voci correlate...177 SOLETTA STRADALE CARRABILE...178 Definizione...178 Materiali...178 Principi generali di calcolo...178 Legislazione...179 Guida d uso del foglio di calcolo...180 Esempio applicativo... 182 Voci correlate...188 SOVRASTRUTTURA STRADALE...189 Definizione...189 Materiali...189 Principi generali di calcolo...190 Legislazione...190 Guida d uso del foglio di calcolo...190 Esempio applicativo... 191 Voci correlate...193 T TIRANTE...195 Definizione...195 Materiali...195 Principi generali di calcolo...195 Legislazione...196 Guida d uso del foglio di calcolo...196 Esempio applicativo... 198 Voci correlate...200 TRAVE IN ACCIAIO...201 Definizione...201 Materiali...201 Principi generali di calcolo...201 Legislazione...203 Guida d uso del foglio di calcolo...203 Esempio applicativo... 205 8 VADEMECUM di calcoli rapidi per il progettista
Voci correlate...212 TRAVE IN LEGNO...213 Definizione...213 Materiali...213 Principi generali di calcolo...213 Legislazione...214 Guida d uso del foglio di calcolo...214 Esempio applicativo... 216 Voci correlate...221 TRAVE IN C.A...222 Definizione...222 Materiali...222 Principi generali di calcolo...224 Legislazione...224 Guida d uso del foglio di calcolo...225 Esempio applicativo... 227 Voci correlate...234 SOFTWARE ALLEGATO...235 9
PREFAZIONE Questo vademecum consiste in un testo, in 27 fogli di calcolo e 19 tabelle ed è stato preparato per calcolazioni di singole strutture ed altri calcoli inerenti ad altri campi che non siano strettamente strutturali come, per esempio, quello della prevenzione incendi. Esso costituisce un valido aiuto, non solo nel campo della progettazione di fabbricati murari ove sia necessario introdurre elementi strutturali diversi, anche in cemento armato, ma soprattutto nelle ristrutturazioni e per tutta quella serie di opere minori per le quali, comunque, è sempre richiesto il calcolo. Si pensi, per esempio, alla realizzazione di una condotta idrica per la quale siano previsti i blocchi d ancoraggio delle tubazioni. Per un elemento di una tale modesta rilevanza, a volte si perde del tempo talvolta prezioso. La stessa cosa si può affermare per una soletta stradale di copertura di un pozzetto. Un opera d arte minore per la quale comunque sono sempre richiesti i calcoli. La determinazione della classe d incendio di un edificio o di un locale ai fini della prevenzione incendi o di un carico d incendio, pur non dando luogo a difficoltà, costituiscono comunque un impegno che i fogli di calcolo del CD-Rom allegato al presente volume sono in grado di ridurre in maniera notevole. Ancora, la valutazione in tempi rapidi della convenienza o meno di utilizzare determinate strutture anziché altre durante una ristrutturazione, il dimensionamento dei cordoli di ammorsamento di un solaio di copertura che deve essere demolito e ricostruito, sono tutti problemi che si presentano con una certa frequenza e non sempre si ha la disponibilità di un software adatto alla loro immediata risoluzione. Va inoltre osservato che non solo per le valutazioni in campo progettuale è utile disporre dei fogli di calcolo proposti in questo volume, ma anche durante la direzione lavori. Quante volte, infatti, non è accaduto di dover apportare modeste e discrezionali modifiche, anche strutturali, in corso di esecuzione con la conseguenza di causare attese e, quindi perdite di tempo, per il corretto dimensionamento della struttura modificata? O di dover calcolare una freccia teorica durante una prova di carico? Oppure non ci si è preoccupati per l eccesso di materiale combustibile presente in determinati locali di attività soggette alle visite di prevenzione incendi? O, ancora, necessitando la dimensione di un profilato o di un tubo di adduzione dell acqua, di non avere la disponibilità di consultare le relative tabelle? Non vi è dubbio, pertanto, che tra le problematiche quotidiane che gli addetti ai lavori si trovano ad affrontare rientrino anche queste appena citate. Pertanto questo vademecum con relativo CD-Rom allegato si propone di offrire un valido aiuto ai professionisti che operano nel campo delle costruzioni sia in sede progettuale che 11
PREFAZIONE direttamente in cantiere. Infatti si è in grado, con l ausilio di un portatile o di un palmare, di avere determinate risposte per poter meglio valutare certe situazioni e prendere immediate decisioni in cantiere, tali da conferire la necessaria scorrevolezza ai lavori. In questo vademecum sono state introdotte le normative più recenti, comprese le Norme Tecniche per le Costruzioni emanate con Decreto del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti, di concerto con il Ministero dell Interno e il Capo Dipartimento della Protezione Civile, il 14 settembre 2005. Per esempio lo sviluppo delle analisi dei carichi è presentato nella duplice veste del D.M. 9 gennaio 1996 e 14 settembre 2005. In quest ultima veste sono riportate anche le combinazioni delle azioni necessarie per le verifiche agli stati limite ultimi e di esercizio nel relativo foglio di calcolo e nel testo è riportata la formula di combinazione delle azioni anche per i metodi di verifica semplificati per costruzioni civili e industriali di tipo corrente. Il vademecum è articolato per parola chiave, in ordine alfabetico. Le parole chiave sono: - Analisi dei carichi; - Asta; - Blocco di ancoraggio di condotte idriche; - Canali; - Carico d incendio; - Carico d incendio di locali con strutture portanti in legno; - Classe di incendio di un edificio; - Condotta idraulica; - Cordoli per murature; - Deformazione elastica; - Giunto di dilatazione; - Inclinazione o pendenza trasversale di una curva stradale; - Mensola o sbalzo; - Pilastro; - Plinto massiccio; - Ritto; - Solaio; - Soletta stradale carrabile; - Sovrastruttura stradale; - Tirante; - Trave in acciaio; - Trave in legno; - Trave in c.a.. 12 VADEMECUM di calcoli rapidi per il progettista
Per ogni parola chiave vengono riportate le definizioni, i materiali di cui sono costituiti i singoli elementi con riferimento ai fogli di calcolo, i principi generali di dimensionamento o verifica, i disposti normativi che ne regolano il calcolo, l esecuzione e il collaudo, la guida d uso del foglio con la relativa immagine, un esempio applicativo e le voci correlate. Il CD-Rom, oltre a riportare i fogli di calcolo, è corredato di una serie di tabelle che hanno, tra l altro, la funzione di indirizzare il Direttore dei lavori verso scelte di impostazione facilitate in quanto consentono, in via previsionale, l adozione di determinate dimensioni commercialmente utilizzate. Tra le tabelle è compreso un utile foglio per la conversione immediata delle quantità delle grandezze nelle unità di misura volute. Le tabelle sono: - Coefficienti di attrito radente; - Coefficienti di conducibilità termica; - Coefficienti di dilatazione termica; - Coefficienti di scabrezza; - Indici di valutazione fattore riduzione K (Classe d incendio); - Pesi elementi costruttivi; - Potenza e intensità di corrente apparecchi domestici; - Profilati HE (A,B ed M); - Profilati IPE; - Profilati IPN; - Punti di fusione; - Resistività dei materiali; - Sovraccarichi accidentali; - Tondi per c.a.; - Travi legno lamellare; - Tubi ghisa sferoidale; - Tubi polietilene BD; - Tubi polietilene HD; - Unità di misura con conversioni in automatico. L Autore 13
A ANALISI DEI CARICHI DEFINIZIONE Si definisce analisi dei carichi la valutazione delle azioni che agiscono su una struttura. In questa voce vengono trattate le sole analisi che si riferiscono ai solai. MATERIALI I materiali presi in considerazione nell analisi dei carichi sono relativi ad un solaio in latero-cemento armato sia normale che precompresso. Tuttavia il solaio può essere di diverso materiale. I materiali degli elementi costruttivi che gravano su un solaio sono quelli riportati nella Circolare del Ministero dei LL.PP. 4 luglio 1996, n. 156AA.GG./STC.. Per altri materiali non specificatamente riportati nelle norme sono stati elencati quelli di più comune utilizzo. Essi, come i materiali riportati nella Circolare su menzionata, si trovano nella tabella dei pesi degli elementi costruttivi richiamati nel CD-Rom allegato al presente volume. PRINCIPI GENERALI DI CALCOLO Il calcolo dell analisi dei carichi riportato nel CD-Rom allegato è costituito da 2 fogli: - Foglio 1 - Fa riferimento all analisi dei carichi condotta ai sensi del D.M. 9 gennaio 1996, D.M. 16 gennaio 1996 e Circolare LL.PP. 4 luglio 1996, n.1 56AA.GG./STC.; - Foglio 2 - Fa riferimento all analisi delle azioni come definite dal Decreto 14 settembre 2005; 15
ANALISI DEI CARICHI In tutti i fogli i carichi accidentali, come definiti dal D.M. 9 gennaio 1996, o azioni variabili, come definite nel Decreto 14 settembre 2005, andranno adottati secondo quanto previsto dai relativi disposti normativi essendo, quelli riportati nel foglio di calcolo, introdotti a puro titolo di esempio. Nel foglio 1 sono state previste 4 tipologie diverse di carico. Più esattamente il calcolo è stato condotto per un solaio di calpestio, per un solaio di autorimessa, per un solaio di sottotetto (soffitta) e, infine, per un solaio di copertura. Il foglio ha già inseriti i carichi come previsti dal Decreto 16 gennaio 1996. E tuttavia lasciata facoltà di modifica all operatore. E lasciata inoltre la possibilità di aggiungere fino a 3 carichi diversi da quelli previsti nel foglio. Per questo motivo sono libere 3 righe per ogni tipologia di carico. Nel foglio 2 i carichi o, meglio, le azioni (così vengono definiti i carichi dalle N.T.C.), vengono ripartite in: Azioni permanenti G kj (Peso proprio della struttura portante, peso proprio delle strutture portate come il massetto del pavimento, il pavimento e l intonaco ed eventuali altri); Azioni variabili di base Q k1 (come divisori, mobili, calpestio, ecc.); Azione variabile Q ki (come vento, neve, azioni sismiche, spinta di terre, ecc.); Deformazione impressa (precompressione, effetto temperatura, viscosità, deformazione del terreno, ritiro, ecc.) P kh. Nel caso della deformazione impressa, l operatore valuterà di volta in volta se essa può essere trascurata oppure no. Se non potrà essere trascurata, allora bisognerà che l operatore la valuti a parte in quanto il foglio non la prevede perché generalmente, e per gli scopi che il presente volume si prefigge, può essere trascurata. Una volta inserite tutte le azioni (in tutti i fogli di calcolo sono in rosso tutti i dati editabili dall operatore), il foglio provvederà al computo delle singole categorie delle azioni di calcolo. Le azioni di calcolo così ottenute saranno predefinite nel senso che il foglio utilizzerà i coefficienti indicati dalle N.T.C. (quelli che garantiscano una maggiore sicurezza nel dimensionamento della struttura cui si applicherà l analisi dei carichi) e provvederà al loro inserimento. Pertanto, quando si parlerà di azione di calcolo, si intenderà la singola categoria di azione già moltiplicata per i coefficienti (parziali, di modello e di combinazione) relativi. E lasciata facoltà all operatore di modificare i coefficienti già inseriti se ritiene debbano essere più confacenti alle esigenze che si trova ad affrontare. Per questo motivo sono riportati in rosso. Il calcolo è condotto per 16 VADEMECUM di calcoli rapidi per il progettista
A un solo solaio con la possibilità di aggiungere, anche in questo caso ulteriori azioni per un numero massimo di 2. Il foglio di calcolo in esame consente la determinazione delle azioni necessarie per le verifiche allo stato limite ultimo (S.L.U.) e allo stato limite di servizio o esercizio (S.L.E.), ferme restando le considerazioni prima introdotte in merito ai coefficienti (i coefficienti presi in esame consentono il calcolo per tutti i locali, in quanto sono stati presi quelli maggiori, fatta eccezione per i magazzini o depositi per i quali l utente dovrà inserire i rispettivi coefficienti di combinazione). LEGISLAZIONE I disposti normativi di riferimento sono: Decreto Ministeriale 9 gennaio 1996 - Norme tecniche per il calcolo, l esecuzione ed il collaudo di strutture in cemento armato, normale e precompresso e per le strutture metalliche; Decreto 16 gennaio 1996 - Norme tecniche relative ai Criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi, per i sovraccarichi variabili e i pesi per unità di volume dei più comuni materiali; Circolare Ministero dei lavori Pubblici 4 luglio 1996, n. 156AA.GG./STC.- Istruzioni per l applicazione delle Norme tecniche relative ai criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi di cui al D.M. 16 gennaio 1996; Decreto 14 settembre 2005 - Norme tecniche per le costruzioni, per l individuazione delle azioni permanenti, variabili di lunga durata e variabili di breve durata. GUIDA D USO DEL FOGLIO DI CALCOLO Foglio 1 (D.M. 16 gennaio 1996) L utilizzo del foglio di calcolo è abbastanza semplice in quanto si tratta di inserire o modificare oppure, se sono di gradimento dell operatore, lasciare le voci con i relativi carichi che di norma gravano su un solaio con la possibilità, come già detto, di aggiungerne altri 3. La somma dei carichi è il risultato dei dati di ingresso assegnati. Come già riferito in altra parte, nel foglio i dati di ingresso, vale a dire i dati modificabili, sono in rosso, mentre i risultati, o quanto non modificabile, sono in nero. 17