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Azioni Sulle Costruzioni 08

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Azioni Sulle Costruzioni 08

  1. 1. azioni sulle costruzioni Politecnico di Bari – C.d.L. Ingegneria Ambientale e del Territorio Corso di Tecnica delle Costruzioni – Arch. Francesca Prete
  2. 2. criteri di sicurezza e azioni sulle costruzioni NUOVE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI DM 14 gennaio 2008 CAP.2 – SICUREZZA E PRESTAZIONI ATTESE Le opere e le componenti strutturali devono essere progettate, eseguite, collaudate e soggette a manutenzione in modo tale da consentirne la prevista utilizzazione, in forma economicamente sostenibile e con il livello di sicurezza previsto dalle presenti norme. La sicurezza e le prestazioni di un’opera o di una parte di essa devono essere valutate in relazione agli stati limite che si possono verificare durante la vita nominale. Scopo del calcolo strutturale è quello di garantire l’opera progettata per tutta la sua “vita utile” in rapporto alle azioni cui può essere sottoposta in ogni fase operativa (costruzione, trasporto, montaggio, esercizio) con il livello di sicurezza previsto dalle Norme vigenti.
  3. 3. criteri di sicurezza e azioni sulle costruzioni A) Per costruzioni generiche - Vita nominale VN in base alla tipologia dell’opera, da ritenere sottoposta necessariamente a manutenzione ordinaria:
  4. 4. criteri di sicurezza e azioni sulle costruzioni B) Per costruzioni antisismiche Classi d’uso delle costruzioni, riferite al diverso grado di sicurezza da garantire in relazione al rischio sismico: Classe I : con presenza solo occasionale di persone; edifici agricoli. Classe II : con affollamenti normali, senza funzioni pubbliche e sociali essenziali; infrastrutture non ricadenti nelle successive e più impegnative Classi III e IV. Classe III : con affollamenti significativi ed eventuali funzioni pubbliche modeste; infrastrutture importanti ma non ricadenti nella più elevata Classe IV. Classe IV : costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche particolarmente importanti; infrastrutture di grande rilevanza per la sicurezza sociale.
  5. 5. criteri di sicurezza e azioni sulle costruzioni B) Per costruzioni antisismiche Coefficiente d’uso CU, variabile in base alla Classe d’uso: Periodo di riferimento VR (in anni) per l’azione sismica, definito in funzione della Vita nominale VN e del Coefficiente d’uso CU: VR = VN ⋅ CU per VR < 35 anni si assume comunque VR = 35 anni
  6. 6. criteri di sicurezza e azioni sulle costruzioni STATI LIMITE definizione di “Stato Limite”: condizione superata la quale la struttura (o una sua parte) non è più in grado di assolvere il suo compito statico o funzionale Esistono due tipi di “Stati Limite”: Stati Limite Ultimi (SLU), relativi a condizioni estreme il cui superamento ha carattere irreversibile e determina il collasso strutturale. Stati Limite di Esercizio (SLE), legati a condizioni di funzionalità, il cui superamento può avere carattere reversibile o irreversibile, comunque tale da non compromettere la struttura. Requisiti di sicurezza della struttura: - sicurezza nei confronti degli SLU - sicurezza nei confronti degli SLE - robustezza nei confronti delle azioni accidentali (o eccezionali)
  7. 7. criteri di sicurezza e azioni sulle costruzioni STATI LIMITE I principali Stati Limite Ultimi sono: a) perdita di equilibrio della struttura o di una sua parte; b) spostamenti o deformazioni eccessive; c) raggiungimento della massima capacità di resistenza di parti di strutture, collegamenti, fondazioni; d) raggiungimento della massima capacità di resistenza della struttura nel suo insieme; e) raggiungimento di meccanismi di collasso nei terreni; f) rottura di membrature e collegamenti per fatica; g) rottura di membrature e collegamenti per altri effetti dipendenti dal tempo; h) instabilità di parti della struttura o del suo insieme. I principali Stati Limite di Esercizio sono: a)danneggiamenti locali (ad es. eccessiva fessurazione del calcestruzzo) che possano ridurre la durabilità della struttura, la sua efficienza o il suo aspetto; b)spostamenti e deformazioni che possano limitare l’uso della costruzione, la sua efficienza e il suo aspetto; c)spostamenti e deformazioni che possano compromettere l’efficienza e l’aspetto di elementi non strutturali, impianti, macchinari; d)vibrazioni che possano compromettere l’uso della costruzione; e)danni per fatica che possano compromettere la durabilità; f) corrosione e/o eccessivo degrado dei materiali in funzione dell’ambiente di esposizione.
  8. 8. azioni sulle costruzioni definizione di “azione” ogni causa o insieme di cause capaci di indurre stati limite in una struttura classificazione delle azioni A. in base al modo di esplicarsi azioni dirette azioni indirette azioni chimico-fisiche B. in base alla risposta strutturale azioni statiche azioni quasi statiche azioni dinamiche C. in base al loro comportamento nel tempo azioni permanenti (G) azioni variabili (Q) azioni accidentali (A)
  9. 9. azioni sulle costruzioni A. classificazione (in base al modo di esplicarsi) azioni dirette • azioni concentrate (fisse o mobili) • azioni distribuite (fisse o mobili) azioni indirette • cedimenti di vincolo, difetti di montaggio, distorsioni impresse • effetti di variazioni di temperatura • deformazioni iniziali elastiche e anelastiche (ritiro, viscosità) azioni di carattere chimico-fisico • umidità, gelo, aggressione atmosferica • degrado endogeno ed esogeno della struttura
  10. 10. azioni sulle costruzioni B. classificazione (in base alla risposta strutturale) azioni statiche azioni applicate con lentezza tale da non dar luogo a significative accelerazioni sulle strutture azioni quasi statiche azioni che possono essere considerate come statiche tenendo conto degli effetti dinamici con un incremento della loro intensità azioni dinamiche azioni che causano significative accelerazioni sulle strutture e sulle masse da esse portate
  11. 11. azioni sulle costruzioni C. classificazione (in base al loro comportamento nel tempo) azioni permanenti (G), con valori costanti nel tempo: • peso proprio della struttura • peso proprio delle sovrastrutture (pavimenti, tompagni, tramezzi, controsoffitti, intonaci, impianti, ecc.) • pretensione e precompressione • ritiro e viscosità azioni variabili (Q), con valori istantanei anche diversi tra loro: • di lunga durata (pesi di cose e oggetti vari, carichi di esercizio di lunga durata) • di breve durata (vento, sisma, variazioni termiche, carichi di esercizio di breve durata) azioni accidentali (A), in base a eventi incidentali e rari: • incendi • esplosioni • urti
  12. 12. azioni sulle costruzioni categorie delle azioni sulle costruzioni civili e industriali (in base alla valutazione delle loro intensità) 1. pesi propri dei materiali strutturali I. azioni antropiche 2. carichi permanenti portati 3. sovraccarichi variabili (destinazione d’uso) 1. azione della neve 2. azione del vento II. azioni ambientali 3. azione della temperatura 4. azione sismica 1. incendi III. azioni accidentali 2. esplosioni 3. urti
  13. 13. azioni sulle costruzioni requisiti caratteristici È compito del progettista individuare le azioni significative per la costruzione nel rispetto delle disposizioni generali delle Norme vigenti. I valori normativi vanno assunti come “valori caratteristici” (in senso statistico) nel metodo semiprobabilistico agli stati limite e come “valori nominali” (in senso deterministico) nel metodo alle tensioni ammissibili. Per le opere civili e industriali i valori delle azioni antropiche vanno intesi come minimi assoluti, maggiorabili per motivi prudenziali ovvero per prescrizioni di Capitolati Speciali; in generale, si considerano agire staticamente, salvo casi particolari in cui, per tener conto indirettamente degli effetti dinamici, vanno maggiorati con idonei coefficienti per eseguire una analisi statica equivalente.
  14. 14. I. azioni antropiche requisiti caratteristici I pesi propri e i carichi permanenti sono determinati in base alle dimensioni geometriche degli elementi costruttivi e ai pesi specifici riconosciuti dei materiali strutturali e non. I sovraccarichi variabili, cioè legati all’esercizio dell’opera, vanno dedotti dalle Norme come valori minimi, che il Progettista può accettare oppure aumentare responsabilmente o per prescrizioni di Capitolato.
  15. 15. I. azioni antropiche I.1. pesi propri dei materiali strutturali pesi per unità di volume dei principali materiali strutturali (T.U.)
  16. 16. I. azioni antropiche I.2. carichi permanenti portati Vanno considerati come carichi ripartiti uniformemente per le verifiche di insieme. Nel caso di solai con orditura unidirezionale (adeguata capacità di ripartizione trasversale): i divisori mobili interni sono considerati come un carico distribuito q2k dipendente dal peso unitario lineare G2k nel seguente modo: • per G2k ≤ 100 daN/m q2k = 40 daN/mq ; • per 100 ≤ G2k ≤ 200 daN/m q2k = 80 daN/mq ; • per 200 ≤ G2k ≤ 300 daN/m q2k = 120 daN/mq ; • per 300 ≤ G2k ≤ 400 daN/m q2k = 160 daN/mq ; • per 400 ≤ G2k ≤ 500 daN/m q2k = 200 daN/mq ;
  17. 17. I. azioni antropiche I.2. carichi permanenti portati pesi propri unitari di elementi costruttivi
  18. 18. I. azioni antropiche I.2. carichi permanenti portati pesi propri unitari di materiali in deposito
  19. 19. I. azioni antropiche I.2. carichi permanenti portati pesi propri unitari materiali insilabili
  20. 20. I. azioni antropiche I.3. sovraccarichi variabili carichi verticali uniformemente distribuiti verifiche di insieme qk [kN/mq] carichi orizzontali verifiche locali su singoli elementi linearmente distribuiti (a 1.20 m dalla quota di calpestio) Hk [kN/m] verifiche locali distinte su carichi verticali appropriate “aree di impronta” concentrati Qk [kN] (non cumulabili ai qk)
  21. 21. I. azioni antropiche valori dei carichi di esercizio per le diverse categorie di edifici
  22. 22. I. azioni antropiche I.3. sovraccarichi variabili Nel caso di travi – pilastri - pareti portanti - fondazioni interessati da sovraccarichi variabili applicati su ampie superfici e/o su più piani, l’intensità del sovraccarico (purché appartenente alla stessa categoria di ambienti) può essere opportunamente ridotta (a) per tener conto della non contemporaneità delle azioni con il massimo valore di carico. A = superficie totale caricata detta area di spettanza dell’elemento in oggetto a = coefficiente di riduzione del sovraccarico per le Categorie A, B, F, G, H : a ≥ 0.50 + 10/A a≤ 1 per le Categorie C, D : a ≥ 0.75 + 10/A
  23. 23. I. azioni antropiche individuazione dell’area di spettanza Per la generica tesa di un pilastro, l’area di spettanza è data dalla somma dell’area spettante sull’impalcato di competenza, di dimensioni pari alle semiluci di impalcato adiacente al pilastro nella direzione del solaio e in quella ortogonale, e delle omologhe aree su tutti gli impalcati soprastanti.
  24. 24. I. azioni antropiche individuazione dell’area di spettanza Nell’esempio applicativo (riportato nella C. M. ’96) per uno schema di edificio intelaiato di quattro piani: i. si suppone che il pilastro P sia portante per le travi T2, T3, T4 e sia portato dalla trave T1 al 1° ordine ii. si suppone che l’area di spettanza del pilastro valga Ap ad ogni piano iii. si suppone che l’area di spettanza di una campata di trave T2, T3, T4 sia Ap e che valga 2Ap per la trave T1 (di luce doppia) VERIFICA sezione S1 del pilastro P: A = A2+A3+A4 = 3 Ap sezione S2 del pilastro P: A = A3+A4 = 2 Ap trave T1: A = A1+A2+A3+A4 = 5 Ap trave T2: A = A2 = Ap
  25. 25. II. azioni ambientali Sono correlate statisticamente a prefissati “periodo di ritorno” definizione di “periodo di ritorno” intervallo di tempo che intercorre tra il ripresentarsi di un determinato evento naturale con la stessa intensità 1. azione della neve 2. azione del vento 3. azione della temperatura 4. azione sismica
  26. 26. II. azioni ambientali II.1. azione della neve Il carico neve si considera uniformemente ripartito, agente in direzione verticale e riferito alla proiezione orizzontale della superficie investita. L’intensità di carico sulle coperture, per unità di superficie, si valuta mediante l’espressione: qs = qsk cEc t µ i [kN / m2 ] qsk valore caratteristico di riferimento del carico neve al suolo [kN/mq] associato al periodo di ritorno standard di 50 anni, dipendente dal sito e dall’altitudine cE coefficiente di esposizione ct coefficiente termico µi coefficiente di forma della copertura
  27. 27. II. azioni ambientali II.1.1. carico neve al suolo Dipende dalle condizioni locali di clima e di esposizione dei siti Macrozonazione geografica dell’Italia
  28. 28. II. azioni ambientali II.1.1. carico neve al suolo I valori caratteristici minimi sono riportati nel seguito, in funzione della Macrozona geografica di pertinenza e dell’altitudine as del sito di costruzione.
  29. 29. II. azioni ambientali II.1.2. coefficiente di esposizione Va determinato in funzione delle caratteristiche specifiche dell’area (microzona) in cui sorge l’opera, definite mediante “classi di topografia” II.1.3. coefficiente termico Può essere utilizzato per tener conto di una riduzione del carico neve a causa dello scioglimento della stessa, per effetto del calore trasmesso alla copertura dall’interno della costruzione Il valore dipende dalle proprietà dell’isolamento termico del materiale coibente di copertura In assenza di documentazione, si assume ct = 1
  30. 30. II. azioni ambientali II.1.4. coefficiente di forma La sua valutazione dipende dalla particolare disposizione del carico neve: neve non accumulata sul piano (situazione più gravosa) neve accumulata al piano (situazione meno gravosa) In generale, per coperture a una o più falde, il coefficiente di forma µ si esprime in funzione dell’angolo α Si distinguono tre casi: coperture a una falda, a due falde e a più falde
  31. 31. II. azioni ambientali A. copertura a una falda Ipotizzando che la neve non sia impedita di scivolare, si considera la condizione di carico in figura, per entrambe le situazioni di neve accumulata e non accumulata sul piano Se l’estremità più bassa termina con un parapetto o altre ostruzioni: µ1 = 0.8 indipendentemente dall’angolo α
  32. 32. II. azioni ambientali B. copertura a due falde Ipotizzando che la neve non sia impedita di scivolare, si distinguono tre condizioni di carico: neve non accumulata sul piano neve accumulata sul piano (va assunta la peggiore) Se l’estremità più bassa termina con un parapetto o altre ostruzioni: µ1 = 0.8 indipendentemente dall’angolo α
  33. 33. II. azioni ambientali C. copertura a più falde Ipotizzando che la neve non sia impedita di scivolare, si distinguono due condizioni di carico: neve non accumulata sul piano neve accumulata sul piano assumendo α = (α1 + α2 ) /2
  34. 34. II. azioni ambientali coperture cilindriche Ipotizzando che la neve non sia impedita di scivolare, per le coperture cilindriche di forma qualsiasi e a curvatura di unico segno, vanno distinti i due casi per le condizioni di carico neve: neve non accumulata sul piano neve accumulata sul piano il coefficiente di forma µ3 è funzione di β e di h/b
  35. 35. II. azioni ambientali II.1.6. effetti locali Le verifiche da effettuare per gli effetti locali prodotti dalla neve riguardano: accumulo neve contro parapetti e pareti verticali neve sporgente dall’estremità di una copertura carico neve su protezioni paraneve o altri ostacoli sulla copertura II.1.7. densità della neve Per la valutazione del carico neve sulle costruzioni va tenuto conto che la densità della neve aumenta in generale con l’età del manto nevoso e dipende dal sito, dal clima e dall’altitudine.
  36. 36. II. azioni ambientali II.2. azione del vento considerazioni generali Le pressioni del vento agiscono in direzione orizzontale ed esercitano sulle costruzioni azioni variabili nel tempo e nello spazio Quando il vento investe la facciata di un edificio, esercita su di esso delle pressioni poiché questo arresta il moto delle particelle di aria Accanto alle pressioni agenti sulla superficie sopravento, si generano delle aspirazioni, depressioni, che agiscono sulle superfici sottovento la configurazione assunta dall’aria è fortemente condizionata dalla forma dell’edificio
  37. 37. II. azioni ambientali II.2. azione del vento considerazioni generali L’azione esercitata dal vento su di un edificio non può prescindere dalla posizione degli edifici circostanti L’aria è un fluido e, se costretto ad attraversare un passaggio stretto, aumenta la sua velocità nella valutazione dell’effetto del vento su di una struttura non si può prescindere dalla località in cui sorge, dalla sua posizione rispetto ai venti dominanti della zona, nonché dalla sua forma o attitudine a farsi attraversare dall’aria
  38. 38. II. azioni ambientali II.2. azione del vento La Normativa italiana riconduce convenzionalmente le pressioni del vento, pur essendo di natura dinamica, ad azioni statiche equivalenti che si traducono in pressioni e depressioni agenti in direzione ortogonale alle superfici che compongono la costruzione In caso di superfici di grande estensione, la Normativa prevede delle azioni tangenziali esercitate dal vento Il vento si considera spirante secondo le due direzioni degli assi principali della pianta della costruzione; in casi particolari (ad es. le torri) si considera il vento spirante anche secondo una direzione diagonale L’azione di insieme esercitata dal vento sull’intera costruzione è data dalla combinazione più gravosa delle azioni agenti Per costruzioni di forma e tipologia particolari, il vento provoca sensibili effetti dinamici da valutare mediante adeguati procedimenti analitici o indagini numeriche o prove sperimentali
  39. 39. II. azioni ambientali II.2. azione del vento Per determinare le azioni statiche equivalenti su una costruzione, è necessario in via propedeutica individuare i seguenti parametri: velocità di riferimento del vento [m/s] pressione cinetica di riferimento esercitata dal vento [N/mq]
  40. 40. II. azioni ambientali II.2.1. velocità di riferimento È definita come il valore massimo della velocità media su un intervallo di tempo di 10 minuti del vento, misurata a 10 m dal suolo, su un terreno di II Categoria di esposizione in base a una apposita classificazione. È associata a un periodo di ritorno TR = 50 anni, corrispondente a una probabilità (sfavorevole) del 2% di essere superata in un anno
  41. 41. II. azioni ambientali II.2.1. velocità di riferimento Il territorio nazionale è stato diviso in 9 macrozone geografiche, in funzione delle quali si ottiene in valore di vref: vref = vref,0 per as ≤ a0 vref = vref,0 + ka(as – a0) per a0 < as ≤ 1500
  42. 42. II. azioni ambientali II.2.2. pressione cinetica di riferimento Direttamente legata alla velocità di riferimento, risulta espressa dalla relazione: 1 2 qb = ρv ref 2 ρ = 1.25 [kg / m3 ] è la densità dell’aria vref è la velocità di riferimento del vento azioni statiche vref qb equivalenti
  43. 43. II. azioni ambientali II.2.3. azioni statiche equivalenti Si riconducono a tre modelli possibili: combinazione più gravosa della pressione (o depressione) agente azione normale sul singolo sulla superficie esterna con la elemento strutturale (w) depressione (o pressione) agente sulla superficie interna dell’elemento azione normale di insieme risultante delle azioni sui singoli sulla costruzione (F,f) elementi, considerando di regola il vento spirante secondo una delle direzioni principali della pianta azione tangente su superfici della costruzione orizzontali (wf) Tali azioni sono applicabili in modo differenziato e comunque non cumulativo per le varie tipologie strutturali
  44. 44. II. azioni ambientali azione normale sui singoli elementi La pressione sulla superficie (esterna o interna) di un elemento strutturale, per unità di superficie normalmente investita, è espressa da: p = qb ⋅ cp ⋅ c d ⋅ c e [N / m2 ] qb è la pressione cinetica di riferimento cp è il coefficiente di pressione o di forma (anche detto aerodinamico), funzione della tipologia e della geometria della costruzione e del suo orientamento rispetto alla direzione del vento cd è il coefficiente dinamico, con cui si tiene conto degli effetti riduttivi associati alla non contemporaneità delle massime pressioni locali e degli effetti amplificativi dovuti alle vibrazioni strutturali ce è il coefficiente di esposizione
  45. 45. II. azioni ambientali azione normale di insieme L’azione globale su una costruzione può valutarsi come una forza complessiva F agente sulla superficie normalmente investita, ovvero come una forza f per unità di lunghezza di detta superficie, mediante: F = qb ⋅ cp ⋅ c d ⋅ A [N] f = qb ⋅ cp ⋅ c d ⋅ B [N / m] dove, accanto ai già definiti parametri A è una superficie di riferimento della struttura B è una lunghezza di riferimento della struttura
  46. 46. II. azioni ambientali azione tangente su superfici L’azione tangente per unità di superficie parallela alla direzione del vento radente è data da: p f = qb ⋅ c f ⋅ c e dove cf è il coefficiente di attrito, funzione della scabrezza della superficie ce è il coefficiente di esposizione
  47. 47. II. azioni ambientali valutazione dei coefficienti cp , c f , c d , c e I valori di tali coefficienti devono essere ricavati da dati suffragati da opportuna e attendibile documentazione o da prove sperimentali in galleria del vento Di seguito si riportano i valori, sufficientemente comprovati, desunti da codici normativi (T.U., C.M., Istruzioni C.N.R.) e da letteratura tecnica
  48. 48. II. azioni ambientali coefficiente di esposizione Dipende dall’altezza z sul suolo del punto considerato della costruzione, dalla topografia del terreno e dalla categoria del sito. In assenza di analisi specifiche e per altezze z ≤ 200 m: c e (z) = k 2c t ln(z z0 ) [7 + c t ln(z z0 )] r per z ≥ zmin c e (z) = c e (zmin ) per z < zmin dove k r , z0 , zmin sono definiti in funzione della categoria di esposizione del sito ct è il coefficiente di topografia
  49. 49. II. azioni ambientali calcolo del coefficiente di esposizione per le velocità 1. individuazione della Classe di rugosità del terreno (A/B/C/D) in base alla collocazione urbanistica dell’opera
  50. 50. II. azioni ambientali calcolo del coefficiente di esposizione per le velocità 2. determinazione della Categoria di esposizione (I/II/III/IV/V) in funzione della Classe di rugosità del terreno e della posizione geografica del sito (macrozona regionale di pertinenza, da 1 a 9, altitudine sul livello del mare, distanza dalla costa)
  51. 51. II. azioni ambientali calcolo del coefficiente di esposizione per le velocità 3. calcolo delle tre grandezze ( k r , z0 , zmin ) mediante tabella 4. Calcolo di c e , assumendo il coefficiente di topografia c t = 1 per zone pianeggianti, ondulate, collinose, montane. andamento del coefficiente di esposizione per le velocità ce in funzione dell’altezza z (entro i 200 m) e delle cinque Categorie di esposizione
  52. 52. II. azioni ambientali coefficienti di pressione o di forma A) Edifici a pianta rettangolare, con coperture piane, a falde inclinate e curve Il vento agisce sulle superfici esterne e su quelle interne provocando azioni esterne we, come pressioni (p) o come depressioni (d), e azioni interne wi, come pressioni (p) o come depressioni (d), definite dalle espressioni: w e = cpe ⋅ c d ⋅ q(z) [N / m2 ] w i = cpi ⋅ c d ⋅ q(z) [N / m2 ] dove cpe , cpi sono i coefficienti di pressione esterna e di pressione interna, q(z) = c e (z)qb è la pressione cinetica alla quota z, così calcolata: • per le pareti sopravento, in base all’effettivo andamento logaritmico della variazione altimetrica di c e (z) • per le pareti sottovento e quelle parallele alla direzione del vento, con un valore costante relativo a z = h*, quota altimetrica del baricentro della copertura della costruzione
  53. 53. II. azioni ambientali calcolo della pressione cinetica di riferimento esempio rappresentativo della distribuzione delle pressioni sulle facce verticali di un generico edificio prismatico a pianta rettangolare con copertura piana avente quota baricentrica h*
  54. 54. II. azioni ambientali coefficienti di pressione esterna Per edifici prismatici a pianta rettangolare con copertura piana, con rapporto dimensionale dei lati in pianta tra 1/3 e 3, i coefficienti di pressione esterna possono assumersi come segue: per elementi sopravento con a ≥ 60°: cpe = +0.8 per elementi sopravento con 20° < a < 60°: cpe = +0.03α - 1 per elementi sopravento con 0° ≤ a ≤ 30° e per elementi sottovento e paralleli al vento: cpe = -0.4 essendo a (in gradi) l’inclinazione sull’orizzontale della superficie investita dal vento
  55. 55. II. azioni ambientali coefficienti di pressione interna Per i coefficienti di pressione interna si possono assumere i seguenti valori (C.M. ’96) per costruzioni completamente stagne: cpi = 0 per costruzioni non stagne, con aperture distribuite di superficie uniforme: cpi = ±0.2 per costruzioni che hanno una parete con aperture di superficie non minore di 1/3 di quella totale: cpi = +0.8 quando la parete aperta è sopravento cpi = -0.5 quando la parete aperta è sottovento o parallela al vento per costruzioni che presentano su due pareti opposte, normali alla direzione del vento, aperture di superficie non minore di 1/3 di quella totale (situazione non rappresentata): cpe + cpi = ±1.2 per gli elementi normali alla direzione del vento cpi = ±0.2 per i rimanenti elementi
  56. 56. II. azioni ambientali coefficienti di attrito In assenza di valutazioni più puntuali, si possono assumere i valori tabellati, in funzione della scabrezza della superficie strutturale investita da vento radente
  57. 57. II. azioni ambientali coefficienti dinamici In assenza di valutazioni più puntuali suffragate da idonea documentazione o di analisi sperimentali, per gli edifici di forma regolare e di altezza non superiore a 200 m, si possono ricavare i valori dai seguenti diagrammi, in funzione delle dimensioni in larghezza e in altezza dell’edificio e in base alla specifica tipologia strutturale Per tipologie strutturali non contemplate in figura, il coefficiente dinamico deve essere valutato con procedimenti di comprovata affidabilità
  58. 58. II. azioni ambientali B) Edifici con coperture multiple coperture multiple un insieme di elementi identici e contigui, come ad esempio coperture affiancate di ugual profili, coperture a shed, ecc. schema (a) schema (b) Per la valutazione delle azioni del vento diretto normalmente alle linee di colmo si procede al modo seguente.
  59. 59. II. azioni ambientali Azioni esterne sui singoli elementi: per la prima copertura investita dal vento valgono i coefficienti di pressione stabiliti in precedenza (punto A) per la seconda copertura il coefficiente relativo allo spiovente sopravento viene ridotto del 25% tutte le coperture successive, i coefficienti relativi ad ambedue gli spioventi vengono ridotti del 25% Azioni d’insieme: si applicano al primo e all’ultimo spiovente le pressioni valutate secondo i coefficienti indicati in precedenza (punto A) si considera applicata alla superficie proiettata in pianta di tutte le parti del tetto una azione superficiale orizzontale di tipo tangenziale il cui valore unitario si assume convenzionalmente pari a 0.10 q(h), alla quota z = h del baricentro della copertura Per la valutazione dell’azione del vento diretto parallelamente alle linee di colmo (e ai piani di falda) si considera in ogni caso un’azione tangente come definita in precedenza (punto II.2.3)
  60. 60. II. azioni ambientali C) Tettoie e pensiline isolate Per tettoie e pensiline isolate a uno o due spioventi per le quali il rapporto tra l’altezza totale sul suolo e la massima dimensione in pianta non è maggiore di 1, si possono assumere i valori del coefficiente di pressione cp espressi in figura per i tre casi considerati (C.M. ’96)
  61. 61. II. azioni ambientali D) Torri e pali a traliccio Per torri e pali a traliccio a sezione rettangolare o quadrata, per vento spirante normalmente a una delle pareti, i coefficienti di pressione (o di forma) possono valutarsi come segue. cp = 2.4 per torri con elementi tubolari tondi cp = 2.8 per torri con elementi di sezione diversa dalla circolare L’azione di insieme esercitata dal vento spirante normalmente a una delle pareti va determinata con riferimento alla superficie della parte piena di una sola faccia. Per vento spirante secondo la bisettrice dell’angolo formato da due pareti, l’azione d’insieme è pari a 1.15 volte quella sopra definita. Gli stessi coefficienti cp si possono adottare cautelativamente anche per torri a sezione triangolare, per le quali però non è da applicare il coefficiente 1.15 suddetto.
  62. 62. II. azioni ambientali E) Corpi cilindrici e corpi sferici Per i corpi cilindrici a sezione circolare di diametro d e lunghezza h, i coefficienti di pressione valgono: cp = 1.2 per d q(z) ≤ 2.2 cp = 1.783 - 0.263d q(z) per 2.2 < d q(z) < 4.2 cp = 0.7 per d q(z) ≥ 4.2 con d espresso in [m] e q(z) in [N / m2 ] . L’azione d’insieme esercitata dal vento va valutata con riferimento alla superficie proiettata nel piano ortogonale alla direzione del vento. Per i corpi sferici di raggio R l’azione d’insieme esercitata dal vento va valutata con riferimento alla superficie proiettata sul piano ortogonale alla direzione del vanto, pari a S = πR 2 , utilizzando il coefficiente di pressione: cp = 0.35
  63. 63. II. azioni ambientali pressioni massime locali Nei casi descritti in precedenza (punti A, B, C), i fenomeni aeroelastici locali, separazioni di scia e distacco dei vortici, che possono presentarsi in zone singolari della forma esterna della costruzione, possono essere messi in conto utilizzando per le verifiche locali un coefficiente di pressione esterna: cpe = ±1.8 A titolo di esempio, per un edificio a pianta rettangolare con copertura a doppia falda, in figura (T.U. 2005) viene indicata la fascia perimetrale della copertura dove va applicato il suddetto valore di cpe
  64. 64. II. azioni ambientali pressioni massime locali Nel caso di corpi cilindrici e sferici, le pressioni massime locali vanno determinate applicando il coefficiente di pressione esterna cp i cui valori e la cui distribuzione sulle superfici cilindriche e sferiche sono forniti in figura (T.U. 2005)
  65. 65. II. azioni ambientali II.3. azione della temperatura Le azioni termiche per gli edifici devono essere definite in base alle seguenti grandezze: a. una variazione di temperatura uniforme DTu data dalla differenza tra la temperatura media attuale T del generico elemento strutturale in oggetto e la sua temperatura iniziale T0, assunta quale convenzionale “zero termico”: ∆Tu = T - T0 T0 temperatura alla data della messa in esercizio della struttura b. una variazione di temperatura lineare data dalla differenza DTM tra le temperature sulle superfici di intradosso ed estradosso dell’elemento strutturale
  66. 66. II. azioni ambientali Per elementi strutturali omogenei e ove la temperatura non costituisca azione fondamentale per la sicurezza strutturale, è possibile in via semplificata assumere la sola variazione uniforme DTu come azione termica sulla sezione dell’elemento.
  67. 67. II. azioni ambientali In linea di massima, la temperatura media attuale T può essere valutata come valore medio tra la temperatura esterna ed interna presente nell’edificio. Nei casi più importanti per la sicurezza, I valori di temperatura esterna e interna possono essere ricavati dai prospetti in tabella (T.U. 2005), in funzione degli specifici fattori ambientali di riferimento.
  68. 68. II. azioni ambientali Per la valutazione degli effetti delle azioni termiche si utilizzano i coefficienti di dilatazione termica aT riportanti in tabella (T.U.) per i diversi materiali costruttivi; per le strutture miste acciaio-calcestruzzo si adotta di norma per l’acciaio un aT omogeneo a quello del calcestruzzo, pari a αT = 10x10-6 / °C

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