Capitolo 4 Combinazioni di carico

Capitolo 4

COMBINAZIONI DI CARICO

4.1 Considerazioni generali

Considero le combinazioni allo stato limite ultimo per le verifiche di resistenza e le combinazioni allo stato limite di esercizi per le verifiche di deformabilità. La scelta dello stato limite di esercizio raro come combinazioni per verificare la deformabilità, assicura un buon comportamento al servizio della struttura, con conseguente miglior funzionamento delle antenne. Procedo adesso ad un riepilogo delle azioni agenti sulla struttura per meglio interpretare le combinazioni successive

4.2 Carichi permanenti portati

1. Dead = peso proprio della struttura incluso il peso dei soli montanti del traliccio porta cavi;

2. qtpc = peso proprio delle aste di parete e dei diagonali del traliccio porta cavi; 3. PUHF = peso dei pannelli UHF, comprensivo di una quota del peso totale della struttura di aggancio;

4. PVHF = peso dei pannelli VHF, comprensivo di una quota del peso totale della struttura di aggancio;

5. PMF = peso dei pannelli MF, comprensivo di una quota del peso totale della struttura di aggancio;

7. Pscale = peso delle scale; 8. Pcavo = peso del cablaggio;

9. Plamring =peso degli apprestamenti neccessari alla realizzazione dei pianerottoli;

4.3 Azione del vento

L’azione del vento è stata inserita separatamente per ogni elemento applicato sul traliccio, questo per meglio inserire e controllare i dati immessi nel calcolatore.

4.3.1 Azione agente perpendicolarmente al traliccio

1. Vsf1 = vento spirante lungo la direzione y, agente sul traliccio (escluso il torrino finale);

2. Vsf2 = vento spirante lungo la direzione x, agente sul traliccio (escluso il torrino finale);

3. Vsf3 = vento spirante lungo la direzione –y, agente sul traliccio (escluso il torrino finale);

4. Vsf4 = vento spirante lungo la direzione –x, agente sul traliccio (escluso il torrino finale);

4.3.2 Azione agente lungo la diagonale del traliccio

1. Vsd12 = vento spirante lungo la direzione x,y agente sul traliccio (escluso il torrino finale);

2. Vsd23 = vento spirante lungo la direzione x,-y agente sul traliccio (escluso il torrino finale);

3. Vsd34 = vento spirante lungo la direzione -x,-y agente sul traliccio (escluso il torrino finale);

4. Vsd41 = vento spirante lungo la direzione -x,y agente sul traliccio (escluso il torrino finale);

4.3.3 Azione agente perpendicolarmente al torrino

1. VstUHF1 = vento spirante lungo la direzione y agente sul torrino dove ho i pannelli UHF;

2. VstUHF2 = vento spirante lungo la direzione x agente sul torrino dove ho i pannelli UHF;

3. VstUHF1 = vento spirante lungo la direzione -y agente sul torrino dove ho i pannelli UHF;

4. VstUHF1 = vento spirante lungo la direzione -x agente sul torrino dove ho i pannelli UHF;

4.3.4 Azione agente lungo la diagonale del torrino

1. Vsd12UHF = vento spirante lungo la direzione x,y agente sul torrino dove ho i pannelli UHF;

2.Vsd23UHF = vento spirante lungo la direzione x,-y agente sul torrino dove ho i pannelli UHF;

3. Vsd34UHF = vento spirante lungo la direzione -x,-y agente sul torrino dove ho i pannelli UHF;

4. Vsd41UHF = vento spirante lungo la direzione -x,y agente sul torrino dove ho i pannelli UHF;

4.3.5 Azione agente perpendicolarmente ai pannelli VHF

1. VsVHF1 = vento spirante lungo la direzione y agente sui pannelli VHF; 2. VsVHF2 = vento spirante lungo la direzione x agente sui pannelli VHF; 3. VsVHF3 = vento spirante lungo la direzione -y agente sui pannelli VHF; 4. VsVHF4 = vento spirante lungo la direzione -x agente sui pannelli VHF; 4.3.6 Azione agente lungo la diagonale dei pannelli VHF

1. Vsd12VHF = vento spirante lungo la direzione x,y agente sul torrino dove ho i pannelli VHF;

2. Vsd23VHF = vento spirante lungo la direzione x,-y agente sul torrino dove ho i pannelli VHF;

3. Vsd34VHF = vento spirante lungo la direzione -x,-y agente sul torrino dove ho i pannelli VHF;

4. Vsd41VHF = vento spirante lungo la direzione -x,y agente sul torrino dove ho i pannelli VHF ;

4.3.7 Azione agente perpendicolarmente ai pannelli MF

1. VsMF1 = vento spirante lungo la direzione y agente sui pannelli MF; 2. VsMF2 = vento spirante lungo la direzione x agente sui pannelli MF; 3. VsMF3 = vento spirante lungo la direzione -y agente sui pannelli MF; 4. VsMF4 = vento spirante lungo la direzione -x agente sui pannelli MF; 4.3.8 Azione agente lungo la diagonale dei pannelli MF

1. Vsd12MF = vento spirante lungo la direzione x,y agente sul torrino dove ho i pannelli MF;

2. Vsd23MF = vento spirante lungo la direzione x,-y agente sul torrino dove ho i pannelli MF;

3. Vsd34MF = vento spirante lungo la direzione -x,-y agente sul torrino dove ho i pannelli MF;

4. Vsd41MF = vento spirante lungo la direzione -x,y agente sul torrino dove ho i pannelli MF;

4.3.9 Azione agente perpendicolarmente alle parabole

1. Vsp1 = vento spirante lungo la direzione y agente sulle parabole; 2. Vsp2 = vento spirante lungo la direzione x agente sulle parabole; 3. Vsp3 = vento spirante lungo la direzione -y agente sulle parabole; 4. Vsp4 = vento spirante lungo la direzione -x agente sulle parabole; 4.3.10 Azione agente lungo le diagonale delle parabole

1. Vsd12p = vento spirante lungo la direzione x,y agente sulle parabole; 2. Vsd23p = vento spirante lungo la direzione x,-y agente sulle parabole; 3. Vsd34p = vento spirante lungo la direzione -x,-y agente sulle parabole; 4. Vsd41p = vento spirante lungo la direzione -x,y agente sulle parabole; 4.3.11 Azione agente perpendicolarmente al traliccio porta cavi

1. Vstor1 = vento spirante lungo la direzione y agente sul traliccio porta cavi; 2. Vstor2 = vento spirante lungo la direzione x agente sul traliccio porta cavi; 3. Vstor3 = vento spirante lungo la direzione -y agente sul traliccio porta cavi; 4. Vstor4 = vento spirante lungo la direzione -x agente sul traliccio porta cavi ;

4.3.12 Azione agente lungo la diagonale del traliccio porta cavi

1. Vsd12tor = vento spirante lungo la direzione x,y agente sul traliccio porta cavi;

2. Vsd23tor = vento spirante lungo la direzione x,-y agente sul traliccio porta cavi;

3. Vsd34tor = vento spirante lungo la direzione -x,-y agente sul traliccio porta cavi;

4. Vsd41tor = vento spirante lungo la direzione -x,y agente sul traliccio porta cavi;

4.4 Carichi accidentali

1. Pneve = peso della neve agente sui vari ripiani;

2. Pghiaccio = peso di una pellicola di ghiaccio di 12.5 mm che ricopre i profili del traliccio principale e del traliccio porta cavi;

3. Tp = temperatura positiva +25°C; 4. Tn = temperatura negativa -25°C;

4.5 Pre-combinazioni

Vengono adesso create delle pre-combinazioni con lo scopo di creare il carico vento totale agente lungo una direzione sulla tutta la struttura, il carico complessivo permanente portato e il peso complessivo dell’opera, questo velocizzerà le operazioni di combinazione successive.

4.5.1 Vento totale agente perpendicolarmente alla torre antenna

1. V1 = Somma del vento spirante lungo la direzione x agente su tutta la struttura;

2. V2 = Somma del vento spirante lungo la direzione y agente su tutta la struttura;

3. V3 = Somma del vento spirante lungo la direzione -y agente su tutta la struttura;

4. V4 = Somma del vento spirante lungo la direzione -x agente su tutta la struttura;

4.5.2 Vento totale agente lungo le diagonali della torre antenna

5. V12 = Somma del vento spirante lungo la direzione x,y agente su tutta la struttura;

6. V23 = Somma del vento spirante lungo la direzione x,-y agente su tutta la struttura;

7. V34 = Somma del vento spirante lungo la direzione -x,-y agente su tutta la struttura;

8. V41 = Somma del vento spirante lungo la direzione -x,y agente su tutta la struttura;

4.5.3 Carichi totale agenti sulla struttura

9. zPriprio = Dead+qtpc=peso totale della struttura; 10. zP = somma dei carichi permanenti portati;

Fig. 1 - Esempio di pre-combinazione

4.6 Combinazioni

Verranno adesso indicate le combinazioni di carico allo SLU e SLE rara, con le quali è stato sollecitato la struttura, appare inutile e comportante soltanto un aumento del numero di pagine, con conseguente appesantimento del capitolo, indicare per ogni combinazioni immesse i carichi in essa inseriti ed i coefficienti utilizzati. Verrà nei successivi paragrafi indicata una chiave di lettura del nome delle combinazioni, il quale senza ombra di dubbio permette di ricavare al

lettore con assoluta precisione sia i carichi facenti parte della combinazione che il moltiplicatore loro relativo.

4.6.1 Combinazioni allo SLU

- Coefficienti moltiplicatovi dei carichi:

gg = 1,4 (1,0 se il suo contributo è a favore di sicurezza); gp = 0,9 (1,2 se il suo contributo è a favore di sicurezza); gq = 1,5 (0 se il suo contributo è a favore di sicurezza); - Carichi:

Gk = valore caratteristico delle azioni permanenti; Pk = valore caratteristico della forza di precompressione; Q1k = valore caratteristico dell’azione base ogni combinazione;

Qik = valore caratteristici delle azioni base variabili fra loro indipendentemente. - Coefficienti di combinazione

yoi = coefficiente di combinazione allo stato limite ultimo, da determinarsi sulla base di considerazioni statistiche.

Considero come azione base solo l'azione del vento, difatti l'azione della neve è molto piccola e per quanto riguarda l'azione termica, nelle strutture reticolari il suo effetto è minimo. Quindi considero le per-combinazione sopra definite quali azioni variabili base, da mettere nelle combinazioni. Visto che da qualsiasi direzione spiri il vento, questo non avrà mai sul traliccio un effetto a vantaggio di sicurezza si considera come moltiplicatore dei carichi relativo γq il valore 1,5. Per quanto riguarda le altre azioni variabili il valore del coefficiente moltiplicativo dei carichi da considerare è stato assunto pari ad 1,5 e per il valore del coefficiente di combinazione è stato assunto il valore 0,7, determinato

Fd γg Gk⋅ + γp Pk⋅ +γq Q1k⋅ 2 n i γq ψoi⋅ ⋅Qik

∑

seguendo le indicazioni normative, quindi il coefficiente moltiplicativo finale da assegnare alle azioni variabili tra loro indipendenti vale sempre 1,05. La normativa impone infine al coefficiente γg due valori, γg=1,4, se l'incremento non è a vantaggio di sicurezza e γg=1 se l'incremento di carico determinasse un vantaggio alla struttura. Visto che la situazione più critica per la struttura è quella dovuta al ribaltamento della stessa per via del vento, il valore di γg da considerare è 1, in questo modo si massimizza l’azione ribaltante. Nonostante questo sono state eseguite ugualmente combinazione di carico con γg pari ad 1,5, con lo scopo di vedere se l’incremento di carico verticale porta ad un incremento di sollecitazione alla base dannoso per le strutture di fondazione.

Combinazioni create

Si passa adesso ad esporre la legenda per interpretare i codici relativi alle varie combinazioni.

u = combinazione SLU;

P = considero γg = 1, nel caso non sia indicato significa γg = 1,5;

V1 o V12 = azione del vento come sopra definita;

p = considero variazione di temperatura positiva;

n = considero variazione di temperatura negativa assieme all’azione della neve e del ghiaccio se non diversamente indicato;

sg = assenza del contributo della neve e del ghiaccio.

Caso γg = 1 uPV1p uPV2p uPV3p uPV4p uPV12p uPV23p uPV34p uPV41p

uPV1n uPV2n uPV3n uPV4n uPV12n uPV23n uPV34n uPV41n uPV1nsg uPV2nsg uPV3nsg uPV4nsg uPV12nsg uPV23nsg uPV34nsg uPV41nsg Caso γg = 1.4 uV1p uV2p uV3p uV4p uV12p uV23p uV34p uV41p

uV1n uV2n uV3n uV4n uV12n uV23n uV34n uV41n uV1nsg uV2nsg uV3nsg uV4nsg uV12nsg uV23nsg uV34nsg uV41nsg

Fig. 2 - Esempio di una combinazione allo stato limite ultimo.

Si passa adesso ad esporre la legenda per interpretare i codici relativi alle varie combinazioni. Fd Gk Pk+ + Q1k 2 n i ψoi Qik⋅

∑

Gk = valore caratteristico delle azioni permanenti; Pk = valore caratteristico della forza di precompressione; Q1k = valore caratteristico dell’azione base ogni combinazione;

Qik = valore caratteristici delle azioni base variabili fra loro indipendentemente.

- Coefficiente di combinazione

yoi = coefficiente di combinazione allo stato limite ultimo, da determinarsi sulla base di considerazioni statistiche

Viste le considerazioni svolte relativamente alle combinazioni SLU, si nota, che, essendo nelle combinazioni allo SLE rara, assente il valore del moltiplicatore gg, non sorgerà il problema prima definito. Unico parametro da definire resta il valore da assegnare al coefficiente di combinazione, ma tale valore corrisponde con quello assegnato alle combinazioni relative allo SLU e vale sempre 0,7.

Combinazioni create

e = combinazione SLE;

V1 o V12 = azione del vento come sopra;

p = considero variazione di temperatura positiva;

n = considero variazione di temperatura negativa assieme all’azione della neve e del ghiaccio se non diversamente indicato;

sg = assenza del contributo della neve e del ghiaccio;

eV2p eV3p eV4p eV12p eV23p eV34p eV41p eV1n eV2n eV3n eV4n eV12n eV23n eV34n eV41n eV1nsg eV2nsg eV3nsg eV4nsg eV12nsg eV23nsg eV34nsg eV41nsg

Fig. 3 - Esempio di una combinazione allo stato limite di esercizio.

4.7 Azione sismica

Tramite l’ordinanza n°3274 del 20/03/03, sono state ricavate le combinazioni necessarie a combinare l’azione sismica con le altre azioni, venendo così a realizzare due schemi di combinazioni, uno relativo allo stato limite ultimo, con le quali è stata verificata la resistenza e stabilità degli elementi costituenti la torre antenna l’altro relativo allo stato limite di danno, utile per la verifica di deformabilità dello stesso.

4.7.1 Combinazione allo SLU Fd _{γI E}⋅ + Gk+ Pk 2 n i ψ 2i Qki⋅

∑

- Coefficienti moltiplicatovi dei carichi: γI = fattore di importanza posto pari ad 1;

- Carichi:

E = rappresenta l'azione sismica;

Pk = valore caratteristico dell’azione di precompressione, a cadute di tensione avvenute;

Qki = valore caratteristico dell'azione variabile Qi.

- Coefficiente di combinazione:

y2i = coefficiente di combinazione che fornisce il valore quasi permanente dell’azione variabile Qi.

- Determinazione delle masse da considerare.

La normativa obbliga a considerare gli effetti dell’azione sismica tenendo conto delle masse associate ai seguenti carichi gravitazionali.

Cioè considererò le masse relative ai carichi propri e permanenti portati, combinandoli assieme a quelli relativi alle azioni variabili, che nel nostro caso sono rappresentati dal carico neve e dal carico ghiaccio. Il valore di yEi si ricava moltiplicando il valore di y2i (coefficiente di combinazione che fornisce il valore quasi-permanente dell’azione variabile Qi) per f, coefficiente tabellato. Essendo il valore di y2i nullo non dovrò considerare le masse dovute alla neve al ghiaccio. La normativa in esame esclude la presenza in concomitanza dell’azione del vento assieme a quella sismica, in tal modo le combinazioni da considerare decrescono drasticamente. Il valore di y2i da applicare alle altre azioni variabili, essenzialmente soltanto l’azione della temperatura vale 0,2.

Combinazioni create

SisSLUp = azione sismica agente sulla struttura considerando una variazione termica positiva

SisSLUnsg = azione sismica agente sulla struttura considerando una variazione termica negativa, senza neve e ghiaccio.

Gk i ψ Ei Q ki⋅

(

)

∑

Fig. 4 - Esempio di una combinazione con sisma allo stato limite ultimo. 4.7.2 Combinazioni allo SLD Fd _{γI E}⋅ + Gk+ Pk 2 n i ψ 1i Qki⋅

∑

- Coefficienti moltiplicatovi dei carichi: γI = fattore di importanza posto pari ad 1;

- Carichi:

E = rappresenta l'azione sismica;

Gk = valore caratteristica dei carichi permanenti;

Pk = valore caratteristico dell’azione di precompressione, a cadute di tensione avvenute;

Qki = valore caratteristico dell'azione variabile Qi.

- Coefficiente di combinazione:

Y1i = coefficiente di combinazione che fornisce il valore raro dell’azione variabile Qi.

- Determinazione delle masse da considerare.

delle masse associate ai seguenti carichi gravitazionali.

Cioè considererò le masse relative ai carichi propri e permanenti portati, combinandoli assieme a quelli relativi alle azioni variabili, che nel nostro caso sono rappresentati dal carico neve e dal carico ghiaccio. Il valore di yEi si ricava moltiplicando il valore di y1i ( coefficiente di combinazione che fornisce il valore raro dell’azione variabile Qi ) per f, coefficiente tabellato. Essendo il valore di y1i nullo non dovrò considerare le masse dovute alla neve al ghiaccio. La normativa in esame esclude la presenza in concomitanza dell’azione del vento assieme a quella sismica, in tal modo le combinazioni da considerare decrescono drasticamente. Il valore di y1i da applicare alle altre azioni variabili, essenzialmente soltanto l’azione della temperatura vale 0,7.

Combinazioni create

SisSLDp = azione sismica agente sulla struttura considerando una variazione termica positiva;

SisSLDnsg = azione sismica agente sulla struttura considerando una variazione termica negativa, senza neve e ghiaccio.

Fig. 5 - Esempio di una combinazione con sisma allo stato limite di danno.

Gk i ψ Ei Q ki⋅

(

)

∑