Relazione finale del progetto di strutture

CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA CIVILE

PROGETTO DI STRUTTURE A.A. 2024/2025

PROGETTO DI UNA STRUTTURA IN

CALCESTRUZZO ARMATO AD USO CIVILE

ABITAZIONE

Relazione del Proge o di Stru ure

Docenti: Gruppo n° 26:

Prof.ssa Marialaura Malena Riccardo Ferri Ferre

Prof. Gianluca Quinci

Sommario

1. INTRODUZIONE ........................................................................................................................... 4

2. CARATTERISTICHE DEL PROGETTO ............................................................................................... 4

2.1 Schema architettonico ............................................................................................................ 4

2.2 Materiali ................................................................................................................................. 5

3. SOLAIO ........................................................................................................................................ 6

3.1 Predimensionamento.............................................................................................................. 6

3.2 Analisi dei carichi .................................................................................................................... 7

3.2.1 Carichi permanenti strutturali (G ) .................................................................................... 7

1

3.2.2 Carichi permanenti non strutturali (G ) .............................................................................. 8

2

3.2.3 Carichi variabili (Q) ......................................................................................................... 10

3.2.4 Combinazione delle azioni .............................................................................................. 11

3.3 Schema statico ..................................................................................................................... 12

3.3.1 Schema di carico e diagrammi di inviluppo ...................................................................... 12

3.3.2 Correzione del diagramma .............................................................................................. 13

3.4 Armature longitudinali ........................................................................................................... 13

3.4.1 Verifiche a taglio ............................................................................................................. 15

3.4.2 Calcolo delle fasce piene................................................................................................ 16

3.4.3 Verifica sezioni a filo ....................................................................................................... 17

3.5 Travetto rompitratta .............................................................................................................. 17

3.5.1 Armatura di ripartizione .................................................................................................. 18

4. FORO NEL SOLAIO ..................................................................................................................... 19

4.1 Progetto trave trasversale ...................................................................................................... 19

4.1.1 Armatura longitudinale per flessione ............................................................................... 20

4.1.2 Calcolo della sezione ..................................................................................................... 20

4.1.3 Calcolo della sezione cava ............................................................................................. 21

4.1.4 Verifica a taglio ............................................................................................................... 21

4.1.5 Progetto armature longitudinali ....................................................................................... 22

4.1.6 Progetto sta e ................................................................................................................ 22

4.1.7 Scelta armatura longitudinale ......................................................................................... 22

4.1.8 Scelta sta e e passo ...................................................................................................... 23

4.1.9 Verifica a torsione ........................................................................................................... 23

4.1.10 Verifica a taglio-torsione ............................................................................................... 23

4.2 Progetto trave parallela ......................................................................................................... 24

4.2.1 Armatura longitudinale e sta e ....................................................................................... 24

5. TELAIO ....................................................................................................................................... 25

5.1 Predimensionamento travi .................................................................................................... 25

5.2 Dimensionamento del gradino e analisi dei carichi ................................................................. 27

5.3 Analisi dei carichi sulle travi ............................................................................................ 29

5.3.1 Carichi permanenti strutturali ......................................................................................... 29

5.3.2 Carichi permanenti non strutturali .................................................................................. 30

5.3.3 Carichi variabili .............................................................................................................. 31

5.3.4 Riepilogo carichi agenti sulle travi ................................................................................... 31

5.4 Predimensionamento dei pilastri ........................................................................................... 34

5.5 Modello 3D e combinazione dei carichi ........................................................................... 35

5.6. Progetto delle armature delle travi ........................................................................................ 39

5.6.1 Armature longitudinali .................................................................................................... 40

5.6.2 Sta e ................................................................................................................................ 40

5.7 Progetto delle armature dei pilastri ........................................................................................ 42

5.7.1 Armature longitudinali .................................................................................................... 42

5.7.2 Sta e ............................................................................................................................. 43

5.7.3 Verifica a pressoflessione ............................................................................................... 43

5.8 Progetto delle armature del gradino ....................................................................................... 45

5.9 Progetto delle armature delle travi a ginocchio…………………………………………………………………46

5.9.1 Progetto armature longitudinali delle rampe ........................................................................ 46

5.9.2 Progetto delle sta e delle rampe ..................................................................................... 47

5.9.3 Verifica a taglio-torsione ................................................................................................. 48

6 PROGETTO E VERIFICA DEI PLINTI DI FONDAZIONE ..................................................................... 49

3

1. INTRODUZIONE

Nella seguente relazione vengono riportate le diverse fasi di progetto per una struttura in

calcestruzzo armato destinata ad uso di civile abitazione.

Le normative di riferimento che sono state prese in considerazione sono:

- Norme tecniche per le costruzioni, DM 17/01/2018, NTC 2018

- Circolare sulle Norme tecniche per le costruzioni di cui al DM 17/01/2018

2. CARATTERISTICHE DEL PROGETTO

2.1 Schema architettonico

La carpenteria schematica dell’edificio, come riportato in figura, è costituita da due piani con

un’altezza totale pari a 7 m.

La struttura è destinata a civile abitazione, ha una copertura non praticabile ed è situata a

un’altitudine di 300 metri sul livello del mare in zona 1 (definita dalla normativa per

determinare il carico neve). Schema architettonico 4

Caratteristiche dell’edificio

2.2 Materiali

Gli elementi strutturali in cemento armato, solaio, trave e pilastri, sono realizzati usando un

calcestruzzo di classe C25/30 ed un’armatura di acciaio, classe B450C.

Nella seguente tabella si indicano le resistenze sia del calcestruzzo sia dell’acciaio in

relazione con la normativa. ACCIAIO

CALCESTRUZZO CLASSE B450C

CLASSE C25/30 f (Mpa) 450

R (Mpa) 30 yk

ck f (Mpa) 540

f (Mpa) = 0,83Rck 24,9 tk

ck E (Mpa) 210000

f (Mpa) = f + 8 32,9 s

cm ck f (Mpa) = f /γ 391,3

f (Mpa) = 0,3f 2,56

2/3 yd yk s

ctm ck

f (Mpa) = 0,7* 1,79 γ 1,15

ctk fctm s

f (Mpa) = 1,2*f 3,07

cfm ctm

E (Mpa) = 22000*(f /10) 31447,16

0,3

cm cm

f (Mpa) = α f /γ 14,11

cd cc ck c

f (Mpa) = f /γ 1,19

ctd ctk c

α 0,85

cc

γ 1,5

c Tabella 1 – Caratteristiche dei materiali utilizzati 5

3. SOLAIO Sezione indicativa di tratto di solaio

Il solaio è un elemento strutturale fondamentale la cui principale funzione è quella di

trasferire i carichi e i sovraccarichi verticali alla struttura portante.

Per i tre solai (interno, di sbalzo e di copertura) è stata adottata la tipologia di solaio in

cemento armato con elementi di alleggerimento; quindi, sarà composto da travetti armati e

pignatte.

3.1 Predimensionamento

In questa fase progettuale sono state ipotizzate le dimensioni degli elementi del solaio,

seguendo le prescrizioni riportate nella normativa.

PREDIMENSIONAMENTO SOLAIO INTERNO E DI COPERTURA

Valori

adottati

Elemento Prescrizioni [cm] [m]

H ≥ (1/25)*L 17

max

altezza solaio (H) 22 0,22

H ≥ 16 cm 16

spessore soletta (s) s ≥ 4 cm 4 4 0,04

interasse (i) i ≤ 15*s 60 50 0,5

b ≥(1/8)*i 6,25

0

larghezza travetto (b ) 10 0,1

o b ≥8 8

0

larghezza pignatta (b ) b ≤ 52 52 40 0,4

p p

altezza pignatta (h) H-s 18 18 0,18

profondità pignatta 25 0,25

Tabella 2 - Predimensionamento del solaio interno e di copertura 6

PREDIMENSIONAMENTO SOLAIO SBALZO Valori

adottati

Elemento Prescrizioni [cm] [m]

H = H - 4 18

sol.int.

altezza solaio (H) 18 0,18

H ≥ 16 cm 16

spessore soletta (s) s ≥ 4 cm 4 4 0,04

interasse (i) i ≤ 15*s 60 50 0,5

b ≥(1/8)*i 6,25

0

larghezza travetto (b ) 10 0,1

o b ≥8 8

0

larghezza pignatta (b ) b ≤ 52 52 40 0,4

p p

altezza pignatta (h) H-s 14 18 0,18

profondità pignatta 25 0,25

Tabella 3 - Predimensionamento del solaio di sbalzo

3.2 Analisi dei carichi

Dopo il predimensionamento del solaio si è proceduto all’analisi dei carichi che agiscono

sulla struttura; questi carichi si suddividono in tre categorie:

• Carichi permanenti strutturali (G )

1

• Carichi permanenti non strutturali (G )

2

• Carichi variabili (Q)

I calcoli sono stati e ettuati tenendo conto della ripartizione dei carichi su un metro quadrato

di solaio, inoltre si sono trascurate le azioni del vento e le azioni sismiche.

3.2.1 Carichi permanenti strutturali (G )

1

Sono le azioni dovute al peso proprio di tutte le parti strutturali costituenti il solaio quali: la

soletta, il travetto e le pignatte.

I carichi permanenti agiscono per l’intera vita utile della struttura, la sua variazione di

intensità nel tempo è molto lenta e pertanto trascurabile.

Di seguito sono riportati i calcoli dei valori di G per il solaio interno, il solaio della copertura e

1

il solaio dello sbalzo.

γ = 25 kN/m

3

CLS

γ = 4,5 kN/m

3

pignatte 7

G (SOLAIO INTERNO E COPERTURA)

1

PIGNATTE 2*(1*h*bp)* γ 0,65 [kN/m ]

2

pignatte

SOLETTA 1*1*s*γ 1 [kN/m ]

2

CLS

TRAVETTI 2*(1*h*bo)*γ 0,9 [kN/m ]

2

CLS

totale 2,55 [kN/m ]

2

totale 1,27 [kN/m]

Tabella 4 – Carico permanente strutturale del solaio interno e di copertura

G (SOLAIO DI SBALZO)

1

PIGNATTE 2*(1*h*bp)* γ 0,50 [kN/m ]

2

pignatte

SOLETTA 1*1*s*γ 1 [kN/m ]

2

CLS

TRAVETTI 2*(1*h*bo)*γ 0,7 [kN/m ]

2

CLS

totale 2,20 [kN/m ]

2

totale 1,10 [kN/m]

Tabella 5 – Carico permanente strutturale del solaio di sbalzo

3.2.2 Carichi permanenti non strutturali (G )

2

Sono le azioni dovute al peso proprio delle parti non strutturali quali: il pavimento, il

massetto, le tramezzature interne, l'intonaco.

Per il solaio interno è stata calcolata la tramezzatura considerando il peso proprio dato

dall’intonaco e la rispettiva altezza (calcolata dalla sottrazione tra l’interpiano e l’altezza del

solaio). G (SOLAIO INTERNO)

2

PAVIMENTO = (1*1*0,02)*30 0,6 [kN/m ]

2

INTONACO 0,3 [kN/m ]

2

MASSETTO = (1*1*0,02)*15 0,3 [kN/m ]

2

totale (G 1,2 [kN/m ]

2

2,1)

TRAMEZZI INTERNI

FORATI = (1*1*0,08)*12 0,8 [kN/m ]

2

INTONACO = 2*0,3 0,6 [kN/m ]

2

totale 1,4 [kN/m ]

2

altezza tramezzo 2,7 [m]

peso tramezzo 3,78 [kN/m]

G 3 < peso tramezzo < 4 1,6 [kN/m ]

2

2,2 totale 2,8 [kN/m ]

2

totale 1,4 [kN/m]

Tabella 6 – Carico permanente non strutturale del solaio interno 8

Considerando per il tramezzo un’altezza di 2,70 m, si è ricavato il peso proprio del tramezzo al

metro lineare, ottenendo così una forza per unità di lunghezza di 3,78 kN/m.

Prendendo in considerazione la NTC2018, questo valore appena calcolato è stato legato al

valore di g :

2

Quindi si ottiene un valore finale del carico permanente non strutturale G di 1,4 kN/m, come

2

riportato nella tabella 6. G (SOLAIO DI SBALZO)

2

PAVIMENTO = (1*1*0,02)*30 0,6 [kN/m ]

2

INTONACO 0,3 [kN/m ]

2

MASSETTO = (1*1*0,02)*15 0,3 [kN/m ]

2

IMPERMEABILIZZAZIONE 0,2 [kN/m ]

2

MASSO A PENDIO 0,6 [kN/m ]

2

totale 2 [kN/m ]

2

totale 1 [kN/m]

Tabella 7– Carico permanente non strutturale del solaio interno

G (SOLAIO DI COPERTURA)

2

PAVIMENTO = (1*1*0,02)*30 0,6 [kN/m ]

2

INTONACO 0,3 [kN/m ]

2

MASSETTO = (1*1*0,02)*15 0,3 [kN/m ]

2

IMPERMEABILIZZAZIONE 0,2 [kN/m ]

2

MASSO A PENDIO 0,6 [kN/m ]

2

totale 2 [kN/m ]

2

totale 1 [kN/m]

Tabella 8 – Carico permanente non strutturale del solaio di copertura 9

3.2.3 Carichi variabili (Q)

Sono le azioni che variano durante la vita utile della struttura.

Ai fini del progetto sono stati presi in considerazione il carico folla e il carico neve.

Considerando che la struttura sarà destinata ad un uso di civile abitazione, essa rientra nella

categoria A; sono stati presi i rispettivi valori nominali e/o caratteristici di q .

k

Per il solaio interno si è adottato q = 2 kN/m , per il balcone si è adottato q = 4 kN/m , infine,

2 2

k k

per la copertura si è preso q = 0,5 kN/m .

2

k

Considerando che la struttura è situata in zona 1, con un’altitudine pari a 300 m s.l.m.; C = 1;

E

C = 1 e μ = 0,8; si hanno i seguenti valori:

t i CARICO NEVE - zona 1

q 1,69 [kN/m ]

2

sk

q 1,35 [kN/m ]

2

s

q 0,675 [kN/m]

s Tabella 9 – Carico neve 10

3.2.4 Combinazione delle azioni

Successivamente si è determinata la combinazione dei carichi più sfavorevole in modo tale

da provocare le sollecitazioni massime. Per fare questo, sono stati ricavati i rispettivi valori dei

coe icienti di combinazione, che dipendono a loro volta dalla categoria d’uso alla quale sarà

destinata la struttura.

COMBINAZIONE CARICO AGENTE SUL SOLAIO DI COPERTURA

CARICO FOLLA 0,25 [kN/m] ψ 0,7

CARICO NEVE 0,675 [kN/m] ψ 0,5

Q + Q *ψ

n f f

COMBINAZIONE 1 (FOLLA PRINCIPALE) [kN/m] 0,85

Q + Q *ψ

f n n

COMBINAZIONE 2 (NEVE PRINCIPALE) [kN/m] 0,5875

Tabella 10 – Combinazione dei carichi variabili agenti sul solaio di sbalzo

COMBINAZIONE CARICO AGENTE SUL SOLAIO DI SBALZO

CARICO FOLLA 2 [kN/m] ψ 0,7

CARICO NEVE 0,675 [kN/m] ψ 0,5

Q + Q *ψ

n f f

COMBINAZIONE 1 (FOLLA PRINCIPALE) [kN/m] 2,075

Q + Q *ψ

f n n

COMBINAZIONE 2 (NEVE PRINCIPALE) [kN/m] 2,34

Tabella 11 – Combinazione dei carichi variabili agenti sul solaio di sbalzo

Infine, per il solaio di sbalzo, occorre valutare una forza che agisce all’estremità dello sbalzo

data dal peso della ringhiera e un momento dovuto alla spinta orizzontale della folla sulla

ringhiera: AZIONI AGGIUNTIVE SUL BALCONE G

Peso ringhiera [kN/m] 0,3

2

Azione orizzontale spinta folla [kN/m] 2

H

2

G *i

F[kN] 0,15

2

H *1,2*i

M[kNm] 1,2

2

Tabella 12 – Azioni aggiuntive agenti sul balcone (sbalzo) 11

Riassumendo si hanno le seguenti sollecitazioni:

INTERNO SBALZO COPERTURA

1,27

G 1,27 1,10 kN/m

1 1

G 1,4 1 kN/m

2 0,85