1.1---azioni-sulle-strutture---slides

AZIONI SULLE STRUTTURE

Prof. Ing. Nerio TULLINI

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI FERRARA

Dipartimento di Ingegneria

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Civile

Corso di TECNICA DELLE COSTRUZIONI

Normativa di riferimento

D.M. 14/01/2008“NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI” (NTC 2008)

CIRCOLARE 02/02/2009 n. 617“Istruzioni per l’applicazione delle Nuove norme tecniche per le costruzioni

di cui al D.M. 14 gennaio 2008”

BS EN 1991-1-1:2002 Eurocode 1: Actions on structures–Densities, self-weight, imposed loadsfor buildings (Eurocodice 1)

Istruzioni CNR-DT 207/2008“Istruzioni per la valutazione delle azioni e degli effetti del vento sulle

costruzioni”http://www.cnr.it/sitocnr/IlCNR/Attivita/NormazioneeCertificazione/DT207_20

08.html

Carico sui Solai e Scale

Azione del VENTO

Sovraccarico da NEVE

Azione del SISMA

Sovraccarico PERSONE

Peso Proprio della struttura

Cedimenti delle fondazioni

Le azioni sulle strutture

In base al modo di esplicarsi :• Azioni dirette: forze concentrate, carichi distribuiti, fissi o

mobili.• Azioni indirette: spostamenti impressi, cedimenti vincolari,

variazioni termiche e di umidità, ritiro, precompressione, ecc.

• Degrado: alterazione naturale dei materiali costituenti l’opera (degrado endogeno), alterazione da parte di agenti esterni delle caratteristiche dei materiali costituenti l’opera (degrado esogeno).

Classificazione delle azioni

In base alla risposta strutturale :• Azioni statiche: non provocano accelerazioni significative

della struttura o di sue parti.• Azioni pseudo statiche: azioni dinamiche rappresentabili

mediante un’azione statica equivalente.• Azioni dinamiche: causano significative accelerazioni della

struttura o di sue parti.


In base alla variazione della loro intensità nel tem po : • Azioni permanenti (G): agiscono per tutta la vita nominale

della costruzione e possono essere considerate costanti nel tempo. Peso proprio degli elementi strutturali (G1); peso proprio degli elementi non strutturali (G2); spostamenti e deformazioni imposte, aventi luogo all’atto della costruzione; pretensione e procompressione (P); ritiro e viscosità; spostamenti differenziali.

• Azioni variabili (Q): azioni sulla struttura con valori istantanei che possono risultare sensibilmente diversi fra loro nel tempo. Se agiscono con una intensità significativa per un tempo non trascurabile rispetto alla vita nominale della struttura si dicono di lunga durata; altrimenti sono di breve durata.

• Azioni eccezionali (A): si verificano solo eccezionalmente nel corso della vita nominale della struttura (incendi, esplosioni, urti e impatti, ecc).

• Azioni sismiche (E): azioni derivanti dai terremoti.


Carichi permanenti G1 – Materiali strutturali

Tabella 3.1.I − NTC ’08

Tabella 3.1.I − NTC ’08 − CONTINUA

Carichi permanenti G1 – Materiali strutturali

Carichi permanenti G1 – Materiali strutturaliEC1, Annesso A

Carichi permanenti – Elementi costruttivi*

*Circ. 04/07/1996 − 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. 16/01/1996

G2

G2

Carichi permanenti – Elementi costruttivi**Circ. 04/07/1996

G2

Carichi permanenti – Materiali in deposito*

*Circ. 04/07/1996

Carichi permanenti – Materiali insilabili*

*Circ. 04/07/1996

Carichi permanenti G2 – Elementi divisori (tramezzi)


§ 3.1.3.1 − NTC ’08


Esempio di calcolo dell’incidenza dei tramezzi


Esempio di calcolo dell’incidenza dei tramezziLunghezza tramezzi: Lt = 36.00 m

Altezza tramezzi: Ht = 2.70 m

Superficie totale lorda: Atl = LtxHt = 36.00x2.70 = 97.20 m2

Superficie aperture (vuoti): Aa = 8x2.10x0.90 = 15.12 m2


Esempio di calcolo dell’incidenza dei tramezziSuperficie di piano: Ap = 118.58 m2

Incidenza tramezzi: It = (Atl – Aa)/Ap = (97.20-15.12)/118.58 = 0.69


Scelta della tipologia di divisorio

- Muratura di mattoni forati (γm = 11 kN/m3), sp. 8 cm

- Intonaco sulle due facce (γi = 20 kN/m3), sp. 1.5 cm + 1.5 cm

Peso unitario

- gt = 11x0.08 + 20x0.03 = 1.48 kN/m2

Incidenza sul solaio

- g2t = gt x It = 1.48x0.69 = 1.02 kN/m2 ~ 1 kN/m 2

Comprendono i carichi legati alla destinazione d’uso dell’opera (pesi di persone, arredi, merci conservate nell’edificio, ecc).

Carichi variabili Q – Carichi verticali

Tabella 3.1.II − NTC ’08

Comprendono i carichi legati alla destinazione d’uso dell’opera (pesi di persone, arredi, merci conservate nell’edificio, ecc).

Tabella 3.1.II − NTC ’08


Carichi variabili Q – Azioni concentrate § 3.1.4

L’azione del vento è di regola orizzontale . Varia nel tempo e nello spazio e provoca in generale effetti dinamici .

Per le costruzioni usuali l’azione del vento può es sere ricondotta a forze statiche equivalenti . Ciò non vale per strutture di particolare altezza o lunghezza, leggerezza o snellezza (es. ponti in acciaio) e per strutture di forma o tipologia inusuale.

Carichi variabili Q – Azione del vento

§ 3.3 − NTC ’08


Suddivisione del territorio italiano in zone climatiche per la definizione della velocità di riferimento


§ C3.3.2 − Circ. 02/02/2009 n. 617


ce


z0: lunghezza di rugosità

Carichi variabili Q – Azione del vento Istruzioni CNR-DT 207/2008

“Istruzioni per la valutazione delle azioni e degli effetti del vento sulle costruzioni”

Coefficiente di topografia c t

Carichi variabili Q – Azione del vento Coefficiente di topografia c t


cp


Inclinazione sull’orizzontale (αααα)

Coefficiente di forma Pressione esterna (cpe)

Sup

erfic

ie s

otto

vent

o(αααα < 0)

Sup

erfic

ie s

opra

vent

o

(αααα > 0)

cpe

60°20°

αααα ≥ ≥ ≥ ≥ 60° → → → → cpe = +0.8

0°< αααα ≤≤≤≤ 20° → → → → cpe = -0.4

αααα ≤≤≤≤ 0° → → → → cpe = -0.4

20°< αααα ≤≤≤≤ 60° → → → → cpe = +0.03αααα - 1

Edifici a pianta rettangolare (C3.3.10.1)


Coefficiente di forma Pressione interna (cpi)

Edifici a pianta rettangolare

Per costruzioni stagne cpi = 0


Per costruzioni con due pareti opposte, normali alla direzione del vento, dotate di aperture di superficie ≥ 33% di quella totale: cpe + cpi = ±1.2 per elementi ortogonali al vento, cpi = ±0.2 per gli altri elementi

Carichi variabili Q – Azione del vento Tettoie e pensiline isolate (C3.3.10.3) con H/D ≤≤≤≤ 1

(H altezza totale, D massima dimensione in pianta)

Carichi variabili Q – Azione del vento Travi ad anima piena e reticolari (C3.3.10.4)


http://www.youtube.com/watch?v=PFhIMjwOg3s&feature=related


http://www.youtube.com/watch?v=7HUUENCQFto&feature=related


http://www.youtube.com/watch?v=57h1Nw1zO4c


cd


Coefficiente d’attrito c f per l’azione tangente (vento parallelo alla linea di colmo)

Carichi variabili Q – Azione del vento Esempio di calcolo della pressione del vento

Edificio a pianta rettangolare ubicato nella Provincia di Ferrara

Dimensioni in pianta 5 m x 8 m

Altezza 5 m

Due falde con inclinazione 35%

Vento

Vento

Vento


Zona 2

(pianura)


vb,0 = 25 m/s, a0 = 750 m, ka = 0.015 s-1


vb = vb,0 = 25 m/s in quanto as ~ 0


qb = 1/2x1.25x252 = 391 N/m2


Classe di rugosità B


Categoria di esposizione IV


kr = 0.22, z0 = 0.30 m, zmin = 8 m


ce = 0.222x1xln(8/0.3)x[7 + 1xln(8/0.3)] = 1.63

(ct = 1)

Costante lungo l’altezza


Inclinazione sull’orizzontale (αααα)

Sup

erfic

ie s

otto

vent

o

Sup

erfic

ie s

opra

vent

o

cpe

60°20°

Coefficiente di forma esterno

cpe = +0.8Parete sopravento (α = 90°)

cpe = -0.4Parete sottovento (α = -90°)

+0.8

-0.4

cpe = -0.4Falda sopravento (α = +20°)

cpe = -0.4Falda sottovento (α = -20°)


Se la costruzione è stagna cpi = 0

Altrimenti (aperture di superficie inferiore al 33% del totale), cpi = ± 0.2

Coefficiente di forma interno


+0.6

-0.6 -0.6

-0.6

cpi = +0.2

+1.0

-0.2 -0.2-0.2

cpi = -0.2

Vento

+0.8

-0.4 -0.4

-0.4

Stagna

Vento

+0.8

Vento

+0.8

Configurazioni finali del

coefficiente di forma

cpi = +0.2se cpi = -0.2se


Coefficiente dinamico cd = 1

p = qb x ce x cd x cp = 391 x 1.63 x 1 x cp = 638 cp N/m2

Configurazioni finali delle pressioni

Vento

+0.8

-0.4 -0.4

-0.4

Stagna

Vento

+0.8

+511 N/m2

-255 N/m2 -255 N/m2

-255 N/m2





+383 N/m2

-383 N/m2 -383 N/m2

-383 N/m2

+0.6

-0.6 -0.6

-0.6

cpi = +0.2

Vento

+0.8

cpi = +0.2se





+638 N/m2

-128 N/m2 -128 N/m2

-128 N/m2

+1.0

-0.2 -0.2-0.2

cpi = -0.2

Vento

+0.8

cpi = -0.2se

Carichi variabili Q – Azione della neve


Suddivisione del territorio italiano in zone climatiche per la definizione del carico da neve


Coefficienti di forma per coperture

multiple


(Effetti locali, non entrano in combinazioni di carico che interessano l’intera

struttura)

q

Carichi variabili Q – Azione della neve Russia del Nord

Neve impedita di scivolare

Measuring Sloped Roof Snow Load

Come varia il carico con l’altezza dello strato di neve?


Coefficiente termico Ct


Tetto caldo

Tetto freddo

Coefficiente di esposizione CE


Carichi variabili Q – Azione della neve Esempio di calcolo dell’azione della neve

Edificio a Ferrara

Zona 2, as < 200 m

qsk = 1.00 kN/m2


Copertura a due falde, α1 = 40°, α2 = 20°

falda 1 falda 2

Carichi variabili Q – Azione della neve Esempio di calcolo dell’azione della nevec


µ1 = 0.8x(60-40)/30 = 0.53 falda 1

µ1 = 0.8 falda 2



Per ct = cE = 1, presenza di vento:

0.53 kN/m2

0.8 kN/m20.27 kN/m2

0.4 kN/m2


0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

0 20 40 60 80 100 120

Altezza coltre di neve (cm)

Car

ico

neve

(kN

/m2 )

1 kN/mc2 kN/mc3 kN/mc4 kN/mc

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