1.1---azioni-sulle-strutture---slides
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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.
Classificazione delle azioni
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.
Classificazione delle azioni
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 G2 – Elementi divisori (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
Carichi permanenti G2 – Elementi divisori (tramezzi)
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
Carichi permanenti G2 – Elementi divisori (tramezzi)
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 – Carichi verticali
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
Carichi variabili Q – Azione del vento
Suddivisione del territorio italiano in zone climatiche per la definizione della velocità di riferimento
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
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)
Carichi variabili Q – Azione del vento
Coefficiente di forma Pressione interna (cpi)
Edifici a pianta rettangolare
Per costruzioni stagne cpi = 0
Carichi variabili Q – Azione del vento
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
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
Carichi variabili Q – Azione del vento Esempio di calcolo della pressione del vento
vb,0 = 25 m/s, a0 = 750 m, ka = 0.015 s-1
Carichi variabili Q – Azione del vento Esempio di calcolo della pressione del vento
vb = vb,0 = 25 m/s in quanto as ~ 0
Carichi variabili Q – Azione del vento Esempio di calcolo della pressione del vento
qb = 1/2x1.25x252 = 391 N/m2
Carichi variabili Q – Azione del vento Esempio di calcolo della pressione del vento
Classe di rugosità B
Carichi variabili Q – Azione del vento Esempio di calcolo della pressione del vento
Categoria di esposizione IV
Carichi variabili Q – Azione del vento Esempio di calcolo della pressione del vento
kr = 0.22, z0 = 0.30 m, zmin = 8 m
Carichi variabili Q – Azione del vento Esempio di calcolo della pressione del vento
ce = 0.222x1xln(8/0.3)x[7 + 1xln(8/0.3)] = 1.63
(ct = 1)
Costante lungo l’altezza
Carichi variabili Q – Azione del vento
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°)
Carichi variabili Q – Azione del vento
Se la costruzione è stagna cpi = 0
Altrimenti (aperture di superficie inferiore al 33% del totale), cpi = ± 0.2
Coefficiente di forma interno
Carichi variabili Q – Azione del vento
+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
Carichi variabili Q – Azione del vento
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
Carichi variabili Q – Azione del vento
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
+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
Carichi variabili Q – Azione del vento
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
+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
Carichi variabili Q – Azione della neve
(Effetti locali, non entrano in combinazioni di carico che interessano l’intera
struttura)
q
Measuring Sloped Roof Snow Load
Come varia il carico con l’altezza dello strato di neve?
Carichi variabili Q – Azione della neve
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
Carichi variabili Q – Azione della neve Esempio di calcolo dell’azione della neve
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
Copertura a due falde, α1 = 40°, α2 = 20°
µ1 = 0.8x(60-40)/30 = 0.53 falda 1
µ1 = 0.8 falda 2
Carichi variabili Q – Azione della neve Esempio di calcolo dell’azione della neve
Copertura a due falde, α1 = 40°, α2 = 20°
Per ct = cE = 1, presenza di vento:
0.53 kN/m2
0.8 kN/m20.27 kN/m2
0.4 kN/m2
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