azioni sulle costruzioni, carichi permanenti...

AZIONI SULLE COSTRUZIONI, CARICHI PERMANENTI CARICHI VARIABILI DI ESERCIZIOPERMANENTI, CARICHI VARIABILI DI ESERCIZIO,

VENTO, NEVE

Maurizio OrlandoDipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale - Università degli Studi di Firenze

www.dicea.unifi.it/maurizio.orlando

FASI OPERATIVE DELFASI OPERATIVE DEL PROGETTO STRUTTURALE

1. DEFINIZIONE DELLA STRUTTURA

2. ANALISI DEI CARICHI

3. CALCOLO DELLE SOLLECITAZIONI

4. VERIFICA DI SICUREZZA

FASI OPERATIVE DELFASI OPERATIVE DEL PROGETTO STRUTTURALE

1. DEFINIZIONE DELLA STRUTTURAit d ti i d’sito, destinazione d’uso

schema geometrico (disposizione degli elementi portanti e portati) e vincoliportanti e portati) e vincolimateriali costituentipredimensionamento (per analogia con strutture dipredimensionamento (per analogia con strutture di forma e dimensioni simili, con modelli semplificati di calcolo))calcolo della RESISTENZA degli elementistrutturali

FASI OPERATIVE DELFASI OPERATIVE DEL PROGETTO STRUTTURALE

3. CALCOLO DELLE SOLLECITAZIONI

FASI OPERATIVE DELFASI OPERATIVE DEL PROGETTO STRUTTURALE

4. VERIFICA DI SICUREZZAf t ll it i i i tconfronto sollecitazioni – resistenze

( tt d ll i l i )(oggetto della prossima lezione)

Classificazione delle AzioniClassificazione delle Azioniin base alle modalità di esplicarsiin base alle modalità di esplicarsi

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Classificazione delle AzioniClassificazione delle Azioniin base alla risposta strutturalein base alla risposta strutturale

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Classificazione delle AzioniClassificazione delle Azioniin base alla variazione della intensità nel tempoin base alla variazione della intensità nel tempo

Permanenti: G G i t ttPermanenti: G G1 peso proprio strutturaG2 elementi non strutturaliP precompressione+ lt ( iti fl di ti )+ altre (ritiro, fluage, cedimenti, ecc.)

Variabili: Qi Sovraccarichi VentoVentoNeveTemperatura

Eccezionali: AEccezionali: A IncendioEsplosioniUrti e impatti

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Sisma: E

AZIONI

AZIONI PERMANENTI (3 1 2 e 3 1 3 NTC)AZIONI PERMANENTI (3.1.2 e 3.1.3 NTC)

1. STRUTTURALI : peso proprio degli elementi strutturali1. STRUTTURALI : peso proprio degli elementi strutturali

2. NON STRUTTURALI: carichi non rimovibili durante il normaleesercizio della costruzione, quali quelli relativi a tamponatureesterne, divisori interni, massetti, isolamenti, pavimenti erivestimenti del piano di calpestio intonaci controsoffittirivestimenti del piano di calpestio, intonaci, controsoffitti,impianti ed altro, ancorché in qualche caso sia necessarioconsiderare situazioni transitorie in cui essi non siano presentip

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AZIONI

Elementi divisori interni

il peso proprio di elementi divisori interni potrà essere ragguagliato adun carico permanente portato uniformemente distribuito g2k, chedipende dal peso proprio per unità di lunghezza G2k delle partizioni2k

per elementi divisori con G2k ≤ 1,00 kN/m: g2k = 0,40 kN/m2pe e e e d so co G2k ,00 / g2k 0, 0 /

per elementi divisori con 1,00 < G2k ≤ 2,00 kN/m: g2k = 0,80 kN/m2

per elementi divisori con 2,00 < G2k ≤ 3,00 kN/m: g2k = 1,20 kN/m2

per elementi divisori con 3 00 < G ≤ 4 00 kN/m: g = 1 60 kN/m2per elementi divisori con 3,00 < G2k ≤ 4,00 kN/m: g2k = 1,60 kN/m2

per elementi divisori con 4,00 < G2k ≤ 5,00 kN/m: g2k = 2,00 kN/m2

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AZIONI

AZIONI VARIABILI (Q)AZIONI VARIABILI (Q)

AZIONI VARIABILI CON OCCORRENZE DISCRETE PIÙ O MENOAZIONI VARIABILI CON OCCORRENZE DISCRETE PIÙ O MENOPUNTUALI NEL TEMPO (AD ES. IL CARICO TRASMESSO DALLEPERSONE ED IN GENERALE I CARICHI DI BREVE DURATA SUISOLAI DI UN EDIFICIO PER CIVILE ABITAZIONE)

AZIONI VARIABILI A CARATTERE (INTENSITÀ DIREZIONE)AZIONI VARIABILI A CARATTERE (INTENSITÀ, DIREZIONE)VARIABILE NEL TEMPO E NON MONOTONE (PER ESEMPIO:NEVE, VENTO, TEMPERATURA, MOTO ONDOSO), , , )

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AZIONI

3.1.4 – NTC – AZIONI VARIABILI

- carichi verticali uniformemente distribuiti qk [kN/m2]

- carichi verticali concentrati (da non sommare a qk) Qk [kN](su impronta di 50 x 50 mm; nelle rimesse e nei parcheggi sudue impronte di 200 x 200 mm, distanti assialmente di 1,80m)

- carichi orizzontali lineari Hk [kN/m]

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AZIONI

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AZIONI

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VALORI RAPPRESENTATIVI DELLE AZIONI VARIABILI

Qk = valore caratteristicok

ψ0Qk = valore raro ( di bi i )(o di combinazione)ψ1Qk = valore frequente

µQ Qkψ1Qk qψ2Qk = valore quasi permanente

IL VALORE FREQUENTE E QUELLO QUASI PERMANENTE DEI CARICHI SUISOLAI DEGLI EDIFICI SONO FISSATI IN MODO TALE CHE LA FRAZIONE DITEMPO NEL CORSO DELLA QUALE ESSI VENGONO SUPERATI SIAMEDIAMENTE UGUALE RISPETTIVAMENTE AL 10 % (RAPPORTO TRA I TRATTIBC, DE E FG ED IL TRATTO AH IN FIGURA) E AL 50 % DELLA DURATA DI

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BC, DE E FG ED IL TRATTO AH IN FIGURA) E AL 50 % DELLA DURATA DIRIFERIMENTO DI 50 ANNI

COEFFICIENTI DI COMBINAZIONECOEFFICIENTI DI COMBINAZIONE

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AZIONI ECCEZIONALI

AZIONI ECCEZIONALI (A), CHE RISULTANODIFFICILMENTE PREVEDIBILI E SONO DI BREVEDURATA (ESEMPIO: ESPLOSIONI, URTI, INCENDI)

PER LE AZIONI ECCEZIONALI SI DETERMINADIRETTAMENTE UN VALORE NOMINALE UNICO,PERCHÉ, A CAUSA DEL LORO CARATTERE, NON SIDISPONE DI DATI SUFFICIENTI PER APPLICARE INMODO APPROPRIATO I METODI STATISTICI

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Azione del ventoAzione del vento3.3.2 VELOCITÀ DI RIFERIMENTOLa velocità di riferimento vb è il valore caratteristico della velocità del vento a 10m dal suolo su un terreno di categoria di esposizione II mediata su 10 minuti eriferita ad un periodo di ritorno di 50 anni.

vb,0, a0, ka sono parametri forniti legati alla regione in cui sorge la costruzione in esame;in esame;

as è l’altitudine sul livello del mare (in m) del sito ove sorge la costruzione.

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Per un generico periodo di ritorno TR (§C3.3.2)

vb = velocità di riferimento bassociata ad un periodo di ritorno di 50 anni

vb (TR) = velocità di riferimento associata ad un periodo di ritorno di TR anni

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Pressione cinetica di riferimento (§3.3.6)

LEGGE DI BERNOULLI

Fluido in moto con velocità vb che viene

arrestato completamente contro un

parete piana indefinita

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Pressione ed azione tangenziale(§3 3 4 §3 3 5)(§3.3.4 e §3.3.5)

PRESSIONE

AZIONE TANGENZIALE

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ce: tiene conto dell’influenza della rugosità del terreno

z0=0,003 m

z0=0,3 mz0=0,03 m

z0=0,8 mz0=0,1 mz0=0,01 m

ce: tiene conto dell’influenza edella rugosità del terreno

V l i d ti di ità

(CNR-DT 207/2008)

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Valori decrescenti di rugosità

Andamento di c in funzione di zAndamento di ce in funzione di z

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Andamento di ce in funzione di z

r0

refmedia Kzzlnv(z)v ⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅=

⎠⎝

2r

2

0ref

2r

2

0

2refmedia K

zzln(z)qK

zzlnρv

21(z)q ⋅⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅=⋅⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅=

00 ⎦⎣ ⎠⎝⎦⎣ ⎠⎝

media

Vmediaqmediamax (z)v

σg1(z)qσg(z)q(z)q ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡+=⋅+= 2

2

2

( )71Kzl( )( )

⎟⎞

⎜⎜⎜⎛

⎥⎤

⎢⎡ ⎞

⎜⎛

z

media ( )⎦⎣

eref

0

2r

0refmax c(z)q

zzln

1Kz

ln(z)q(z)q ⋅=

⎟⎟⎠

⎜⎜⎜

⎝⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⋅⋅⎥

⎦⎢⎣

⎟⎠

⎜⎜⎝

⋅=10 m

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Coefficiente aerodinamico e di tt it (C3 3 10 C3 3 11)attrito (C3.3.10 e C3.3.11)

Le NTC rimandano a normative di comprovata affidabilità.pLa circolare riprende in pratica il DM96.Esempi: Se l’ostacolo

è i d fi it

21pp C Vρ=

non è indefinito:

2pp ρ

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Determinazione sperimentale del coefficiente aerodinamico

CRIACIV-DIC Boundary Layer Wind Tunnel

DIC – Dipartimento di C pa t e to dIngegneria Civilevista lateralevista laterale vista del ventilatorevista del ventilatore

Centro di Ricerca Inter-Universitario

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Università degli Studidi Firenze

di Aerodinamica delle Costruzioni e Ingegneria del Vento

SANTA BARBARA (AR) - Torri di raffreddamento centrale ENEL

Stadio del Pireo - Atene

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Carico neve (3 4 1)Carico neve (3.4.1)

Si ipotizza che il carico agisca in direzione verticale e lo si riferisce alla proiezione orizzontale della superficie della copertura.

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Valori riferiti ad un periodo di ritorno di 50 anni.

Es. Zona II

ZONA I DIVISA IN ALPINA E MEDITERRANEA

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Coefficiente di esposizione (3.4.3)p ( )Il coefficiente di esposizione CE può essere utilizzato per modificare il valore del cariconeve in copertura in funzione delle caratteristiche specifiche dell’area in cui sorgel’operal opera.

Coefficiente termico (3.4.4)Il coefficiente termico può essere utilizzato per tener conto della riduzione del caricoIl coefficiente termico può essere utilizzato per tener conto della riduzione del carico neve a causa dello scioglimento della stessa, causata dalla perdita di calore della costruzione. Tale coefficiente tiene conto delle proprietà di isolamento termico del materiale utilizzato in copertura. In assenza di uno specifico e documentato studio, deve

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materiale utilizzato in copertura. In assenza di uno specifico e documentato studio, deve essere utilizzato Ct = 1.

Coefficienti di forma per le coperture (3.4.5)

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Esempi di localitàD.M. 2008(50 anni)

Località as[m]

Zona qsk[kN/m2]

Torino 239 I Alp. 1.54pMilano 121 I Med. 1.50Firenze 50 II 1.00

E i II ( 200 )

Catanzaro 586 III 1.27

Esempio zona II (as ≤ 200 m)qsk = 1,00 kN/m2 as < 200 mµ1 = 0,80 per α < 30° CE = 1,00 Ct = 1,00µ1 , p E , t ,

qs = µ 1 × qsk × CE × Ct = 1,00 × 0,80 × 1,00 × 1,00 = 0,80 kN/m2

2

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[con DM 96 qs = 0,92 kN/m2]

Variazioni termiche

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Variazioni termiche

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RIFERIMENTO BIBLIOGRAFICO

“PROGETTAZIONE DI STRUTTURE IN CALCESTRUZZO ARMATO –PROGETTAZIONE DI STRUTTURE IN CALCESTRUZZO ARMATO –Guida all’uso dell’Eurocodice 2 con riferimento alle NTC D.M. 14.1.2008”- Vol. 1

“PROGETTAZIONE SISMICA DI EDIFICI IN CALCESTRUZZO ARMATO –Guida all’uso dell’Eurocodice 2 con riferimento alle NTC D.M. 14.1.2008”- Vol. 2

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