Le azioni sulle costruzioni generalità e normative

Le azioni sulle costruzioni generalità e normative

Si definisce azione ogni causa o insieme di cause capace di indurre stati ti di sollecitazione i in una struttura. tt È compito del Progettista t individuare le azioni significative da considerare nel progetto e nella verifica strutturale.

PERMANENTE: - Solaio (peso proprio ~ 250 300 kg/m 2 ) - Intonaco dell intradosso - Pavimenti - Tamponamenti interni CARICO TOTALE - Tegole e isolante VARIABILE: - presenza di persone e/o macchinari derivanti da destinazioni d uso -ambientali(es. neve, vento ) ECCEZIONALE SISMICO

CARICHI PERMANENTI Il pavimento (fra 0.3 e 0.5 kn/m 2 ); Massetto e allettamento (fra 19 e 21 kn/m 3 ); Impermeabilizzazione bl (circa 0.3 kn/m 2 ); Intonaco (circa 0.3 kn/m 2 ); Isolamento termico (circa 0.05 kn/m 2 ); tramezzature (circa 0.8-1.2 kn/m 2 ). La normativa italiana recita: I tramezzi e gli impianti leggeri di edifici residenziali possono assumersi come carichi equivalenti distribuiti, quando i solai hanno adeguata capacità di ripartizione trasversale. In genere ogni solaio in c.a. ha una adeguata capacità di ripartizione trasversale i tramezzi vengono considerati come carico ripartito. Il valore medio di questo peso dipende dal tipo di tramezzature utilizzate e spesso è compreso fra 0.8 e 1.2 kn/m 2. Un incidenza più precisa dei tramezzi sul solaio può essere valutata quando è nota la loro esatta distribuzione in pianta calcolando il peso totale delle tramezzature e poi dividendo per la superficie dell impalcato.

Elementi divisori interni

CARICHI VARIABILI

CARICO DI NEVE Il carico di neve sulle coperture viene valutato in relazione al sito costruttivo (condizioni locali di clima e di esposizione, variabilità delle precipitazioni nevose) e in relazione al tipo della copertura. d l l Occorre quindi, da unlato, stabilire i valori del carico di neve al suolo, dall'altro, determinare l'influenza della forma della copertura sull'effettivo carico che andrà ad accumularsi su questa e a sollecitare poi la struttura.

Esempio: Mantova (Zona II), a s < 200 m q sk = 1.00 kn/mq (carico neve al suolo) Copertura piana (µ= 0.8) q s =µq sk = 0.8*1.00*1*1 = 0.80 kn/mq. Il sovraccarico dovuto alla neve non deve essere cumulato, sulle medesime superfici con gli altri sovraccarichi variabili. Di conseguenza, dt dato il sovraccarico variabile ibil dll della copertura (praticabile o meno), e dato il sovraccarico dovuto alla neve, tra i due si scelga quello più gravoso: Q k =max{q var ;q s }

AZIONI DEL VENTO

Possibili effetti indesiderati Possibili effetti indesiderati del vento su elementi non portanti nelle coperture.

COEFFICIENTE DI FORMA 4

EFFETTO DELLA TEMPERATURA TEMPERATURA E INSOLAMENTO, GELO E DISGELO, RITIRO E VARIAZIONI IGROMETRICHE Si tratta di azioni alle quali una costruzione risulta inevitabilmente sottoposta per il fatto che essa vive in un ambiente la cui temperatura varia lungo l'arco larco delle stagioni ed altresì dal giorno alla notte, o laddove i raggi del sole possono direttamente riscaldare le superfici dei corpi oppure aversi all'opposto, per la bassa temperatura, fenomeni di gelo e poi di disgelo. Inoltre, la natura stessa dei materiali costruttivi può generare variazioni di volume (fenomeni di ritiro o di natura igrometrica).

Se consideriamo allora una struttura fatta da uno di questi materiali, ad esempio la travata da ponte in acciaio i di luce L rappresentata t in figura e supponiamo che essa sia vincolata a terra in A e libera di scorrere orizzontalmente in B, sotto un aumento ΔT di temperatura essa si allungherà in B di ΔL=α T ΔT L. In concreto, per L=100 m e ΔT=+25 C, l'allungamento sarà (α T =1,2 10-5 per l'acciaio da carpenteria): ΔL=α ΔT L=1 2 10-5 25 100=0 T L 1,2 0,0303 m=3 cm. Nulla accade se tale spostamento è libero di avvenire, mentre se esso è impedito (in tutto o in parte) si genera una reazione di contrasto che dà luogo a sollecitazioni di compressione nella travata.

Effetto delle variazioni termiche cicliche su pannelli di marmo

Questo fenomeno delle deformazioni sotto insolamento, o più generalmente per variazioni di temperatura, t riguarda ovviamente tuttett le costruzioni. i Esaminando la df deformazione della facciata di un edificio sotto un aumento di temperatura ΔT, si può osservare che il massimo allungamento ΔL si verifica in corrispondenza dell'ultimo piano, ma che sono le "specchiature" (cioè i riquadri compresi fra i pilastri e le travi) o le aperture nei pannelli prefabbricati del primo piano, posti all'estremità dell'edificio, quelli che subiscono la massima deformazione angolare (distorsione γ) ed hanno perciò il maggiore pericolo di disorganizzazione (fessurazioni negli angoli delle aperture): è pertanto alla distorsione γ che va posto un limite, e non già all'allungamento ΔL.

Chiaramente, le parti in ombra e quelle interne praticamente non si dilatano, cosicché la deformazione termica si può presentare come è segnato in figura a) con sensibili deformazioni accentrate nella prima campata e con conseguenti sollecitazioni. Se gli impalcati della prima campata fossero invece incernierati alle colonne (in modo da consentire liberamente le rotazioni irelative, figura b), sarebbe evitata t ogni deformazione e sforzo.

Ancora più sensibili possono essere gli effetti prodotti dall'insolamento quando le strutture portanti sono esterne al volume costruttivo (strutture a vista), il che si presenta abbastanza frequente in taluni edifici (ad esempio, in alcune tipologie di grattacieli). Basta pensare che con un'altezza H di 200 m una struttura a vista in acciaio sotto un insolamento di ΔT=60 C presenta un allungamento ΔH=α T H ΔT 1,2 10-5 200 60 0,14 m=14 cm, a fronte delle strutture interne climatizzate che non si allungano (perché poste ad una temperatura costante sui 20 C), ) per intuire come dovranno nascere sollecitazioni, e non da poco, secondo il modello rappresentato nella figura precedente: gli impalcati, specie negli ultimi piani, dovrebbero "seguire" le strutture esterne che sotto sole si alzano in sommità di 14 cm.

Effetti del gelo e disgelo Una breve parola per gli effetti del gelo e del disgelo, anch'essi dovuti al fatto che la costruzione vive in un ambiente esterno dove possono avvenire questi fenomeni (si pensi, ad esempio, ad un viadotto di alta montagna). Per le strutture in cemento armato, il gelo e il disgelo hanno soprattutto come effetto quello di insidiare la durata dell'opera, accelerando eventuali processi di degrado già in atto o generandone nuovi. In particolare, la solidificazione dell'acqua racchiusa nei pori del calcestruzzo indurito, con il conseguente aumento di volume del ghiaccio rispetto all'acqua, genera pressioni e spinte interne che, in prossimità delle superfici, possono disgregare il materiale producendo lesioni e anche distacchi di parti di calcestruzzo. Le armature metalliche non risultano più debitamente protette e sono alla mercé dell'ossidazione: gli ossidi di ferro che si producono, avendo un volume superiore a quello del metallo base, a sua volta generano pressioni e spinte sul calcestruzzo circostante, innescando così un fenomeno irreversibile di rapido degrado. Ovviamente, ne consegue una vistosa perdita di resistenza della struttura che può giungere anche alla soglia dl del collasso.

AZIONE SISMICA

C0MBINAZIONI DI CARICO Una volta completata l analisi dei carichi, bisogna caricare le strutture e, di regola, individuare le condizioni per le quali si ottengono le sollecitazioni più gravose. I carichi, infatti, come si è visto, si suddividono in PERMANENTI e VARIABILI. I carichi permanenti, come dice il nome stesso, sono presenti sempre durante tutta la vita utile della struttura, mentre i variabili possono essere presenti tutti insieme o soltanto in parte. Non è detto, infatti, che la condizione di carico per la quale è presente tutto il carico variabile sia quella che produce le sollecitazioni più elevate in tutte le sezioni. La normativa italiana afferma che i valori caratteristici dei carichi variabili devono essere cumulati in modo da ottenere sempre la condizione più svantaggiosa.

Esempio: Trave continua su due campate uguali. Sia q il carico variabile, alle condizioni 1 e 2 corrispondono i valori più alti dei momenti positivi in campata, mentre alla condizione 3 corrisponde il massimo momento negativo sull appoggio. Quindi, per progettare correttamente questa trave, bisogna necessariamente prendere in considerazione tutte e tre le eventualità.

Solaio a due campate con mensola (balcone): combinazioni di carico e diagrammi idei momenti tiflettenti. max: M AB max: M BC max: M B max: M A

Diagramma di inviluppo finale necessario al progetto delle armature a flessione sarà quello che individua sezione per sezione la massima sollecitazione possibile. Un diagramma analogo può essere ottenuto per la sollecitazione di taglio.

Esempio per un telaio 3.5 kn/m 13.5 kn/m 13.5 kn/m 3.5 kn/m 3.00 105kN 10.5 105kN 10.5 10.5 kn 105kN 10.5 10.5 kn 18.5 kn/m 18.5 kn/m 42 kn/m 3.00 42 kn/m 10.5 kn 47.5 kn 10.5 kn 47.5 kn 47.5 kn 10.5 kn 47.5 kn 3.25 3.25 500 5.00 600 6.00 500 5.00 600 6.00 3.00 3.25 13.5 kn/m 10.5 kn 10.5 kn 10.5 kn 18.5 kn/m 3.5 kn/m Combinazioni di carico: - Carico variabile a scacchiera per ottenere i massimi momenti in 42 kn/m 47.5 kn 105kN 10.5 47.5 kn campata o all estremità delle travi. 5.00 6.00 - Carico variabile distribuito ovunque per ottenere la massima azione normale sui pilastri centrali.

NORMATIVA