AZIONI SULLE COSTRUZIONI, CARICHI VENTO, NEVE. Maurizio Orlando

(1)

AZIONI SULLE COSTRUZIONI, CARICHI

PERMANENTI CARICHI VARIABILI DI ESERCIZIO PERMANENTI, CARICHI VARIABILI DI ESERCIZIO,

VENTO, NEVE

Maurizio Orlando

Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale - Università degli Studi di Firenze

www.dicea.unifi.it/maurizio.orlando

(2)

FASI OPERATIVE DEL FASI OPERATIVE DEL PROGETTO STRUTTURALE 1. DEFINIZIONE DELLA STRUTTURA 2. ANALISI DEI CARICHI

3. CALCOLO DELLE SOLLECITAZIONI

4. VERIFICA DI SICUREZZA

(3)

FASI OPERATIVE DEL FASI OPERATIVE DEL PROGETTO STRUTTURALE 1. DEFINIZIONE DELLA STRUTTURA

it d ti i d’

sito, destinazione d’uso

schema geometrico (disposizione degli elementi portanti e portati) e vincoli

portanti e portati) e vincoli materiali costituenti

predimensionamento (per analogia con strutture di

forma e dimensioni simili, con modelli semplificati

di calcolo))

(4)

FASI OPERATIVE DEL

PROGETTO STRUTTURALE

3. CALCOLO DELLE SOLLECITAZIONI

(5)

FASI OPERATIVE DEL FASI OPERATIVE DEL PROGETTO STRUTTURALE 4. VERIFICA DI SICUREZZA

f t ll it i i i t

confronto sollecitazioni – resistenze

( tt d ll i l i )

(oggetto della prossima lezione)

(6)

Classificazione delle Azioni Classificazione delle Azioni

in base alle modalità di esplicarsi

(7)

Classificazione delle Azioni Classificazione delle Azioni

in base alla risposta strutturale

(8)

Classificazione delle Azioni Classificazione delle Azioni

in base alla variazione della intensità nel tempo in base alla variazione della intensità nel tempo

Permanenti: G ^G ⁱ ^{t tt} Permanenti: G ^G

1

peso proprio struttura

G

₂

elementi non strutturali P precompressione

+ lt ( iti fl di ti ) + altre (ritiro, fluage, cedimenti, ecc.)

Variabili: Q _i Sovraccarichi Vento

Vento Neve

Temperatura

Eccezionali: A

Eccezionali: A ^Incendio

Esplosioni

Urti e impatti

(9)

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 strutturali 1. STRUTTURALI : peso proprio degli elementi strutturali

2. NON STRUTTURALI: carichi non rimovibili durante il normale

esercizio della costruzione, quali quelli relativi a tamponature

esterne, divisori interni, massetti, isolamenti, pavimenti e

rivestimenti del piano di calpestio intonaci controsoffitti

rivestimenti del piano di calpestio, intonaci, controsoffitti,

impianti ed altro, ancorché in qualche caso sia necessario

considerare situazioni transitorie in cui essi non siano presenti p

(10)

AZIONI

Elementi divisori interni

il peso proprio di elementi divisori interni potrà essere ragguagliato ad un carico permanente portato uniformemente distribuito g

_2k

, che dipende dal peso proprio per unità di lunghezza G

_2k_2k

delle partizioni

per elementi divisori con G

_2k

≤ 1,00 kN/m: g

_2k

= 0,40 kN/m

²

pe e e e d so co G

_2k

,00 / g

_2k

0, 0 /

per elementi divisori con 1,00 < G

_2k

≤ 2,00 kN/m: g

_2k

= 0,80 kN/m

²

per elementi divisori con 2,00 < G

_2k

≤ 3,00 kN/m: g

_2k

= 1,20 kN/m

²

per elementi divisori con 3 00 < G ≤ 4 00 kN/m: g = 1 60 kN/m

²

per elementi divisori con 3,00 < G

_2k

≤ 4,00 kN/m: g

_2k

= 1,60 kN/m

²

per elementi divisori con 4,00 < G

_2k

≤ 5,00 kN/m: g

_2k

= 2,00 kN/m

²

(11)

AZIONI

AZIONI VARIABILI (Q) AZIONI VARIABILI (Q)

AZIONI VARIABILI CON OCCORRENZE DISCRETE PIÙ O MENO AZIONI VARIABILI CON OCCORRENZE DISCRETE PIÙ O MENO PUNTUALI NEL TEMPO (AD ES. IL CARICO TRASMESSO DALLE PERSONE ED IN GENERALE I CARICHI DI BREVE DURATA SUI SOLAI 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) , , , )

(12)

AZIONI

3.1.4 – NTC – AZIONI VARIABILI

- carichi verticali uniformemente distribuiti q _k [kN/m ² ] - carichi verticali concentrati (da non sommare a q _k ) Q _k [kN]

(su impronta di 50 x 50 mm; nelle rimesse e nei parcheggi su due impronte di 200 x 200 mm, distanti assialmente di 1,80 m)

- carichi orizzontali lineari H _k [kN/m]

(13)

AZIONI

(14)

AZIONI

(15)

VALORI RAPPRESENTATIVI DELLE AZIONI VARIABILI

Q _k _k = valore caratteristico ψ ₀ Q _k = valore raro

( di bi i )

(o di combinazione)

ψ ₁ Q _k = valore frequente ^µ ^Q ^Q ^k

ψ ₁ Q _k q

ψ ₂ Q _k = valore quasi permanente

IL VALORE FREQUENTE E QUELLO QUASI PERMANENTE DEI CARICHI SUI

SOLAI DEGLI EDIFICI SONO FISSATI IN MODO TALE CHE LA FRAZIONE DI

(16)

COEFFICIENTI DI COMBINAZIONE

(17)

AZIONI ECCEZIONALI

AZIONI ECCEZIONALI (A), CHE RISULTANO DIFFICILMENTE PREVEDIBILI E SONO DI BREVE DURATA (ESEMPIO: ESPLOSIONI, URTI, INCENDI)

PER LE AZIONI ECCEZIONALI SI DETERMINA

DIRETTAMENTE UN VALORE NOMINALE UNICO,

PERCHÉ, A CAUSA DEL LORO CARATTERE, NON SI

DISPONE DI DATI SUFFICIENTI PER APPLICARE IN

(18)

Azione del vento Azione del vento

3.3.2 VELOCITÀ DI RIFERIMENTO

La velocità di riferimento v

_b

è il valore caratteristico della velocità del vento a 10 m dal suolo su un terreno di categoria di esposizione II mediata su 10 minuti e riferita ad un periodo di ritorno di 50 anni.

v

_b,0

, a

₀

, k

_a

sono parametri forniti legati alla regione in cui sorge la costruzione in esame;

in esame;

a

_s

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

(19)

(20)

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

v

_b_b

= velocità di riferimento associata ad un periodo di ritorno di 50 anni

v

_b

(T

_R

) = velocità di

riferimento associata ad un

periodo di ritorno di T

_R

anni

(21)

Pressione cinetica di riferimento (§3.3.6)

LEGGE DI BERNOULLI

Fluido in moto con velocità v

_b

che viene

arrestato completamente contro un

parete piana indefinita

(22)

Pressione ed azione tangenziale (§3 3 4 §3 3 5)

(§3.3.4 e §3.3.5)

PRESSIONE

AZIONE TANGENZIALE

(23)

c

_e

: tiene conto dell’influenza della rugosità del terreno

z₀=0,003 m

z₀=0,3 m z₀=0,03 m

z₀=0,8 m z₀=0,1 m

z₀=0,01 m

(24)

c _e _e : tiene conto dell’influenza della rugosità del terreno

(CNR-DT 207/2008)

(25)

Andamento di c in funzione di z

Andamento di c _e in funzione di z

(26)

Andamento di c _e in funzione di z

r 0

ref

media

K

z ln z v

(z)

v ⎟⎟ ⎠ ⋅

⎜⎜ ⎞

⎝

⋅ ⎛

= ⎝ ⎠

2 r 2

0 ref

2 r 2

0 2

ref

media

K

z ln z (z) q

z K ln z 2 ρv

(z) 1

q ⎥ ⋅

⎦

⎢ ⎤

⎣

⎡ ⎟⎟

⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⋅ ⎛

=

⎥ ⋅

⎦

⎢ ⎤

⎣

⎡ ⎟⎟

⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

⋅ ⎛

=

0

⎦ ⎣ ⎝ ⎠ ⎦

⎣ ⎝ ⎠

media V media

q media

max

v (z)

g σ 1

(z) q

σ g (z) q

(z)

q ⎥

⎦

⎢ ⎤

⎣

⎡ +

=

⋅ +

= 2

2 2

7 ( ) 1

z K l

( ) ( )

⎟ ⎞

⎜ ⎜

⎜ ⎛

⎥ ⎤

⎢ ⎡ ⎞

⎜ ⎛ ^z

media

( )⎦

⎣

e ref

0 2

r 0

ref

max

q (z) c

z ln z 1 z K

ln (z) q

(z)

q = ⋅

⎟ ⎟

⎜ ⎠

⎜ ⎜

⎝ ⎟⎟

⎠

⎜⎜ ⎞

⎝ + ⎛

⋅

⎥ ⋅

⎢ ⎦

⎣ ⎟

⎜⎜ ⎠

⋅ ⎝

=

10 m

(27)

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. p La circolare riprende in pratica il DM96.

Esempi: Se l’ostacolo

è i d fi it

1

2

p = C

p

ρ V

non è indefinito:

p

2 p ρ

(28)

Determinazione sperimentale del coefficiente aerodinamico

CRIACIV-DIC Boundary Layer Wind Tunnel

DIC – Dipartimento di C pa t e to d Ingegneria Civile

vista laterale

vista laterale vista del ventilatore vista del ventilatore

Centro di Ricerca Inter-Universitario

(29)

SANTA BARBARA (AR) - Torri di

raffreddamento centrale ENEL

Stadio del Pireo - Atene

(30)

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.

(31)

Es. Zona II

ZONA I

DIVISA IN ALPINA E

MEDITERRANEA

(32)

Coefficiente di esposizione (3.4.3) p ( )

Il coefficiente di esposizione C

_E

può essere utilizzato per modificare il valore del carico neve in copertura in funzione delle caratteristiche specifiche dell’area in cui sorge l’opera

l opera.

Coefficiente termico (3.4.4)

Il coefficiente termico può essere utilizzato per tener conto della riduzione del carico Il 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

(33)

Coefficienti di forma per le

coperture (3.4.5)

(34)

Esempi di località

D.M. 2008 (50 anni) Località a

_s

[m]

Zona q

_sk

[kN/m

²

] Torino 239 I Alp. p 1.54

Milano 121 I Med. 1.50

Firenze 50 II 1.00

E i II ( 200 )

Catanzaro 586 III 1.27

Esempio zona II (as ≤ 200 m)

q

_sk

= 1,00 kN/m

²

a

_s

< 200 m

µ

₁

= 0,80 per α < 30° C

_E

= 1,00 C

_t

= 1,00

µ

₁

, p

_E

,

_t

,

q

_s

= µ

₁

× q

_sk

× C

_E

× C

_t

= 1,00 × 0,80 × 1,00 × 1,00 = 0,80 kN/m

²

(35)

Variazioni termiche

(36)

Variazioni termiche

(37)

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”

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