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5/13/2018 Azioni Sulle Costruzioni (Vento Si Capisce Qlcs) - slidepdf.com
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azioni sulle costruzioniazioni sulle costruzioni
Politecnico di BariPolitecnico di Bari –– C.d.L. Ingegneria Ambientale e del TerritorioC.d.L. Ingegneria Ambientale e del Territorio
Corso di Tecnica delle CostruzioniCorso di Tecnica delle Costruzioni –– Arch .A rch . Fr ancesca Pr e t e Fr ancesca Pr e t e
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criteri di sicurezza e azioni sulle costruzionicriteri di sicurezza e azioni sulle costruzioni
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.
NUOVE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONINUOVE NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONIDM 14 gennaio 2008DM 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 laprevista utilizzazione, in forma economicamente sostenibile e con il livellodi sicurezza previsto dalle presenti norme.
La sicurezza e le prestazioni di un’opera o di una parte di essa devonoessere valutate in relazione agli stati limite che si possono verificaredurante la vita nominale.
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A) Per costruzioni generiche
-
Vita nominale VN in base alla tipologia dell’opera, da ritenere sottoposta
necessariamente a manutenzione ordinaria:
criteri di sicurezza e azioni sulle costruzionicriteri di sicurezza e azioni sulle costruzioni
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B) Per costruzioni antisismiche
Classi d’uso delle costruzioni, riferite al diverso grado di sicurezza dagarantire in relazione al rischio sismico:
criteri di sicurezza e azioni sulle costruzionicriteri di sicurezza e azioni sulle costruzioni
Classe I : con presenza solo occasionale di persone; edificiagricoli.
Classe II : con affollamenti normali, senza funzioni pubbliche e
sociali essenziali; infrastrutture non ricadenti nelle successivee più impegnative Classi III e IV.
Classe III : con affollamenti significativi ed eventuali funzioni
pubbliche modeste; infrastrutture importanti ma non ricadentinella più elevata Classe IV.
Classe IV : costruzioni con funzioni pubbliche o strategicheparticolarmente importanti; infrastrutture di grande rilevanzaper la sicurezza sociale.
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B) Per costruzioni antisismiche
Coefficiente d’uso CU, variabile in base alla Classe d’uso:
criteri di sicurezza e azioni sulle costruzionicriteri di sicurezza e azioni sulle costruzioni
Periodo di riferimento VR (in anni) per l’azione sismica, definito in
funzione della Vita nominale VN e del Coefficiente d’uso CU:
per VR < 35 anni si assume comunque VR = 35 anni
UNR CVV ⋅=
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STATI LIMITE definizione didefinizione di ““St a t o Li m i t e St a t o Li m i t e ””::
co n d iz i on e su p er a t a l a q u a le la st r u t t u r a ( o u n a su a p ar t e ) n o n è p i ù i n
g r ado d i asso l ve re i l suo com p i to s ta t i co o f unz iona le
Esistono due tipi di “Stati Limite”:
Stati Limite Ultimi (SLU), relativi a condizioni estreme il cuisuperamento ha carattere irreversibile e determina il collasso
strutturale.Stati Limite di Esercizio (SLE), legati a condizioni di funzionalità, il cuisuperamento può avere carattere reversibile o irreversibile, comunquetale 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)
criteri di sicurezza e azioni sulle costruzionicriteri di sicurezza e azioni sulle costruzioni
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STATI LIMITEI 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 ilsuo 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.
criteri di sicurezza e azioni sulle costruzionicriteri di sicurezza e azioni sulle costruzioni
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azioni sulle costruzioniazioni sulle costruzioni
ogn i causa o ins iem e d i cause capaci d i i nd ur re
st a t i l im i t e in u n a st r u t t u r a
definizione didefinizione di ““azioneazione””
classificazione delle azioniclassificazione delle azioni
A. in base al modo di esplicarsi azioni dirette
azioni indirette
azioni chimico-fisicheB. 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)
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A.A. classificazioneclassificazione (in base al modo di esplicarsi)(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
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B.B. classificazioneclassificazione (in base alla risposta strutturale)(in base alla risposta strutturale)
azion i app l i ca te con len tezza t a le da non d ar luog o a
s ign i f i ca t i ve accele raz ion i su l le st r u t t u r e
az ion i che possono esser e cons ide ra t e com e st a t i che t enendo
con t o deg l i e f f e t t i d i nam ici con un i nc rem en to de l l a l o ro i n t ens it à
az ion i che causano s ign i f ica t iv e acce leraz ion i
su l l e s t ru t t u r e e su l l e m asse da esse po r ta t e
azioni staticheazioni statiche
azioni quasi staticheazioni quasi statiche
azioni dinamicheazioni dinamiche
azioni sulle costruzioniazioni sulle costruzioni
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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
C.C. classificazioneclassificazione (in base al loro comportamento nel tempo)(in base al loro comportamento nel tempo)
azioni sulle costruzioniazioni sulle costruzioni
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I.I. azioni antropiche
II.II. azioni ambientaliazioni ambientali
III.III. azioni accidentaliazioni accidentali
1. pesi propri dei materiali strutturali
2. carichi permanenti portati
3. sovraccarichi variabili (destinazione d’uso)
1. azione della neve
2. azione del vento
3. azione della temperatura
4. azione sismica
1. incendi
2. esplosioni
3. urti
categoriecategorie delle azioni sulle costruzioni civili e industrialidelle azioni sulle costruzioni civili e industriali(in base alla valutazione delle loro intensit(in base alla valutazione delle loro intensitàà))
azioni sulle costruzioniazioni sulle costruzioni
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requisiti caratteristicirequisiti 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 semip robab i l i s t i co ag l i s ta t i l im i t e e come “valori
nominali” (in senso deterministico) nel m etodo a l le t ension i am m iss ib i l i .
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 agirestaticamente, salvo casi particolari in cui, per tener conto indirettamente
degli effetti dinamici, vanno maggiorati con idonei coefficienti per
eseguire una ana l i s i s ta t i ca equ iva len t e .
azioni sulle costruzioniazioni sulle costruzioni
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I. azioni antropicheI. azioni antropiche
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.
requisiti caratteristicirequisiti caratteristici
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II.1.1
. pesi propri dei materiali strutturali
. pesi propri dei materiali strutturali
pesi per unità
di volume dei
principali
materiali
strutturali
(T.U.)
I. azioni antropicheI. azioni antropiche
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II.2.2. carichi permanenti portati. 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 ;
I. azioni antropicheI. azioni antropiche
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I. azioni antropicheI. azioni antropiche
pesi propri unitari di
elementi costruttivi
II.2.2. carichi permanenti portati. carichi permanenti portati
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pesi propri unitari di
materiali in deposito
I. azioni antropicheI. azioni antropiche
II.2.2. carichi permanenti portati. carichi permanenti portati
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II.2.2. carichi permanenti portati. carichi permanenti portati
pesi propri unitari
materiali insilabili
I. azioni antropicheI. azioni antropiche
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II.3.3. sovraccarichi variabili. sovraccarichi variabili
carichi verticali
uniformemente distribuiti
qk [kN/mq]
carichi orizzontalilinearmente distribuiti
Hk [kN/m]
carichi verticali
concentrati Qk [kN]
verifiche di insieme
verifiche locali su singoli elementi
(a 1.20 m dalla quota di calpestio)
verifiche locali distinte su
appropriate “aree di impronta”
(non cumulabili ai qk)
I. azioni antropicheI. azioni antropiche
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valori dei carichi di
esercizio per le diverse
categorie di edifici
I. azioni antropicheI. azioni antropiche
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II.3.3. sovraccarichi variabili. 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 contodella non contemporaneità delle azioni con il massimo valore di carico.
per le Categorie A, B, F, G, H :
a ≥ 0.50 + 10/A
per le Categorie C, D :
a ≥ 0.75 + 10/A
a≤ 1
A = superficie totale caricata detta area di
spettanza dell’elemento in oggettoa = coefficiente di riduzione del sovraccarico
I. azioni antropicheI. azioni antropiche
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individuazione dellindividuazione dell’’area di spettanzaarea 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.
I. azioni antropicheI. azioni antropiche
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individuazione dellindividuazione dell’’area di spettanzaarea 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° ordineii. 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
I. azioni antropicheI. azioni antropiche
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II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
Sono correlate statisticamente a prefissati “periodo di ritorno”
definizione didefinizione di ““periodo di ritornoperiodo di ritorno””
i n t e rva l l o d i t em po che i n te rco r r e t ra i l r i p r esen ta r s i d i un
de te rm ina to even to n a tu r a le con l a st essa i n t ensi t à
1. azione della neve
2. azione del vento
3. azione della temperatura
4. azione sismica
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IIII.1.1. azione della neve. 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:
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
coefficiente di esposizionecoefficiente termico
coefficiente di forma della copertura
itEsks ccqq µ=
skq
Ectci
]m/kN[ 2
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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II.1.1. carico neve al suolo
Dipende dalle condizioni locali
di clima e di esposizione dei siti
Macrozonazione
geografica
dell’Italia
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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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.
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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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 trasmessoalla copertura dall’interno della costruzione
Il valore dipende dalle proprietà dell’isolamento termico del materiale
coibente di copertura
In assenza di documentazione, si assume 1ct =
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
i i bi li
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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
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
i i bi liII i i bi t li
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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 sulpiano
Se l’estremità più bassa termina
con un parapetto o altre ostruzioni:
µ1 = 0.8 indipendentementedall’angolo α
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
II i i bi t liII i i bi t li
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B. copertura a due falde
Ipotizzando che la neve non sia impedita di scivolare, si distinguono
tre condizioni di carico:
Se l’estremità più bassa termina con un parapetto o altre ostruzioni:
µ1 = 0.8 indipendentemente dall’angolo α
neve non accumulata sul piano
neve accumulata sul piano
(va assunta la peggiore)
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
II i i bi t liII i i bi t li
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C. copertura a più falde
Ipotizzando che la neve non sia impedita di scivolare, si distinguono due
condizioni di carico:
2/)+(= 21 ααα
neve non accumulata sul piano
neve accumulata sul piano
assumendo
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
II azioni ambientaliII azioni ambientali
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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 èfunzione di β
e di h/b
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
II azioni ambientaliII azioni ambientali
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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.
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
II azioni ambientaliII azioni ambientali
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IIII.2.2. azione del vento. 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
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
II azioni ambientaliII azioni ambientali
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IIII.2.2. azione del vento. azione del vento
considerazioni generaliconsiderazioni 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 passaggiostretto, 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
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
II azioni ambientaliII azioni ambientali
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IIII.2.2. azione del vento. 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 datadalla 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
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
II azioni ambientaliII azioni ambientali
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IIII.2.2. azione del vento. 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]
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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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 unaapposita classificazione.
È associata a un periodo di
ritorno TR = 50 anni,
corrispondente a una
probabilità (sfavorevole) del
2% di essere superata in un
anno
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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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
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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Direttamente legata alla velocità di riferimento, risulta espressa dalla
relazione:
vref
II.2.2. pressione cinetica di riferimento
2
ref b v2
1
q ρ=
è la densità dell’aria
è la velocità di riferimento del vento
]m/kg25.1= 3[
azioni statiche
equivalentiref
v bq
II. azioni ambientalia o a b e ta
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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IIII.2.3.2.3. azioni statiche equivalenti. azioni statiche equivalenti
Si riconducono a tre modelli possibili:
azione normale sul singolo
elemento strutturale (w)
azione normale di insiemesulla costruzione (F,f)
azione tangente su superfici
orizzontali (wf )
combinazione più gravosa della
pressione (o depressione) agente
sulla superficie esterna con ladepressione (o pressione) agente
sulla superficie interna
dell’elemento
risultante delle azioni sui singoli
elementi, considerando di regola il
vento spirante secondo una delle
direzioni principali della pianta
della costruzione
Tali azioni sono applicabili in modo differenziato e comunque non
cumulativo per le varie tipologie strutturali
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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azione normale sui singoli elementiazione normale sui singoli elementi
La pressione sulla superficie (esterna o interna) di un elemento strutturale,
per unità di superficie normalmente investita, è espressa da:
edpb cccqp ⋅⋅⋅=
è la pressione cinetica di riferimento
è il coefficiente di pressione o di forma (anche dettoaerodinamico), funzione della tipologia e della geometria della
costruzione e del suo orientamento rispetto alla direzione del vento
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
è il coefficiente di esposizione
bq
pc
dc
]m/N[ 2
ec
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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azione normale di insiemeazione 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:
dove, accanto ai già definiti parametri
A è una superficie di riferimento della struttura
B è una lunghezza di riferimento della struttura
AccqF dpb ⋅⋅⋅=]N[
Bccqf dpb ⋅⋅⋅= ]m/N[
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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azione tangente su superficiazione tangente su superfici
L’azione tangente per unità di superficie parallela alla direzione del vento
radente è data da:
dove
ef bf ccqp ⋅⋅=
è il coefficiente di attrito, funzione della scabrezza della superficie
è il coefficiente di esposizione
f c
ec
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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valutazione dei coefficienti , , ,
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
pc f c dc ec
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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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:
dove
[ ])zzln(c7)zzln(ck)z(c 0t0t2re +=
sono definiti in funzione della categoria di esposizione del sitomin0r z,z,k
è il coefficiente di topografia
)z(c)z(c minee =
per z ≥ zmin
per z < zmin
tc
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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calcolo del coefficiente di esposizione per le velocità
1. individuazione della Classe di rugositClasse di rugositàà del terrenodel terreno (A/B/C/D) in base
alla collocazione urbanistica dell’opera
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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calcolo del coefficiente di esposizione per le velocità
2. determinazione della
Categoria diCategoria di
esposizioneesposizione
(I/II/III/IV/V) infunzione 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)
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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3. calcolo delle tre grandezze
( ) mediante
tabellamin0r z,z,k
calcolo del coefficiente di esposizione per le velocità
andamento del coefficiente di
esposizione per le velocità infunzione dell’altezza z
(entro i 200 m) e delle cinque
Categorie di esposizione
4. Calcolo di , assumendo il coefficiente di topografia per
zone pianeggianti, ondulate, collinose, montane.
ec
ec 1=ct
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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coefficienti di pressione o di forma
A) Edifici a pianta rettangolare, con coperture piane, a faldeA) Edifici a pianta rettangolare, con coperture piane, a falde
inclinate e curveinclinate e curve
Il vento agisce sulle superfici esterne e su quelle interne provocando
azioni esterne we, come pressioni (p) o come depressioni (d), e azioniinterne wi, come pressioni (p) o come depressioni (d), definite dalle
espressioni:
dove
)z(qccw dpee ⋅⋅= ]m/N[ 2
)z(qccwdpii⋅⋅= ]m/N[ 2
sono i coefficienti di pressione esterna e di pressione interna,pipe c,c
be q)z(c)z(q = è la pressione cinetica alla quota z, così calcolata:
• per le pareti sopravento, in base all’effettivo andamento logaritmico della
variazione altimetrica di
• 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
)z(ce
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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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*
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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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°:
per elementi sopravento
con 20° < a < 60°: per elementi sopravento
con 0° ≤ a ≤ 30° e per
elementi sottovento e
paralleli al vento:
essendo a (in gradi) l’inclinazione
sull’orizzontale della superficie
investita dal vento
8.0+=cpe
103.0+=cpe -
4.0=cpe -
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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coefficienti di pressione interna
Per i coefficienti di pressione interna si possono assumere i seguenti valori
(C.M. ’96)
per costruzioni completamente stagne:
per costruzioni non stagne, con aperture distribuite di superficie
uniforme:
per costruzioni che hanno una parete con aperture di superficie non
minore di 1/3 di quella totale:
quando la parete aperta è sopravento
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 quellatotale (situazione non rappresentata):
per gli elementi normali alla direzione del vento
per i rimanenti elementi
0=cpi
2.0±=cpi
8.0+=cpi
5.0=cpi -
2.1±=c+c pipe
2.0±=cpi
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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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
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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coefficienti dinamici
In assenza di valutazioni più
puntuali suffragate da idonea
documentazione o di analisi
sperimentali, per gli edifici di formaregolare e di altezza non superiore
a 200 m, si possono ricavare i valori
dai seguenti diagrammi, in funzione
delle dimensioni in larghezza ee 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
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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B) Edifici con coperture multipleB) Edifici con coperture multiple
un i ns iem e d i e lem en t i i den t i ci e con t i gu i , com e ad esem p io
coper t u r e af f ianca te d i ug ua l p r o f i l i , coper t u r e a shed , ecc .
coperture multiplecoperture multiple
Per la valutazione delle azioni del vento diretto normalmente alle linee di
colmo si procede al modo seguente.
schema (a)
schema (b)
Azioni esterne sui singoli elementi:
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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Azioni esterne sui singoli elementi:
per la prima copertura investita dal vento valgono i coefficienti dipressione 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)
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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C) Tettoie e pensiline isolateC) 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 inpianta 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)
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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D) Torri e pali a traliccioD) 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.
per torri con elementi tubolari tondi
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.
4.2=cp
8.2=cp
) C i ili d i i i f i i
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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E) Corpi cilindrici e corpi sfericiE) Corpi cilindrici e corpi sferici
Per i corpi cilindrici a sezione circolare di diametro d e lunghezza h, i
coefficienti di pressione valgono:
per ≤ 2.2per 2.2 < < 4.2
per ≥ 4.2
con d espresso in [m] e q(z) in .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 vavalutata con riferimento alla superficie proiettata sul piano ortogonale alla
direzione del vanto, pari a , utilizzando il coefficiente di pressione:
)z(qd263.0783.1=cp -2.1=cp )z(qd
)z(qd
)z(qd7.0=cp
]m/N[2
2R =S π
35.0=cp
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
i i i l lii i i l li
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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: 8.1±=cpe
A titolo di esempio, per un
edificio a pianta rettangolarecon copertura a doppia falda,
in figura (T.U. 2005) viene
indicata la fascia perimetrale
della copertura dove va
applicato il suddetto valore
di pec
pressioni massime localipressioni massime locali
pressioni massime localipressioni massime locali
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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pressioni massime localipressioni massime locali
Nel caso di corpi
cilindrici e sferici, le
pressioni massimelocali vanno
determinate applicando
il coefficiente di
pressione esterna cp
i cui valori e la cui
distribuzione sulle
superfici cilindriche esferiche sono forniti
in figura (T.U. 2005)
IIII 33 azione della temperaturaazione della temperatura
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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Le azioni termiche per gli edifici devono essere definite in base alle
seguenti grandezze:
a. una variazione di temperatura uniforme DTu data dalla differenza trala temperatura media attuale T del generico elemento strutturale in
oggetto e la sua temperatura iniziale T0, assunta quale convenzionale
“zero termico”:
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
IIII.3.3. azione della temperatura. azione della temperatura
0u TT=T -
0T
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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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.
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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In linea di massima, la
temperatura media attuale T
può essere valutata come
valore medio tra la
temperatura esterna edinterna 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.
P l l t i d li ff tti d ll i i t i h i tili i
II. azioni ambientaliII. azioni ambientali
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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 C°/10x10=6
T
-
α