Appunti delle lezioni di Tecnica delle costruzioni

TECNICA delle COSTRUZIONI (1° semestre)

prof. Francesco Petrini

[6 CFU] (prima parte)

27 Settembre

COSTRUZIONE

edifici, palazzi, ponti, ecc... (ambito civile) Ci riferiamo in particolare alla struttura (scheletro), agli elementi strutturali (ossatura) e alle connessioni (giunture).

Esempio di giuntura, DOPPIO L per unire colonne e travi

TECNICA

insieme di norme su cui è fondata una pratica, arte o scienza metodologie di progetto e realizzazione.

Quindi rispetto a Scienza delle Costruzioni si entra nel dettaglio di una struttura.

A SSE si analizzerà dal punto di vista teorico la meccanica dei solidi e delle strutture e come agiscono i sistemi di forze.

Bulloni

Saldature

Piloni in calcestruzzo armato

Colonna con sezione a doppio T

Anima trave giuntura ala colonna

Per trasmettere il momento flettente è utilizzata una lastra di riempimento

Bullone a sezione

Una volta pensata la struttura, vanno in seguito dimensionati gli elementi strutturali.

DATI

• ambiente e utilizzo
• architettonico
• materiale strutturale

CONCEPTUAL DESIGN (progettazione concettuale)

CONCEPTUAL DESIGN

PRE-SIZING (predimensionamento)

ANALISI STRUTTURALE

Domanda D: parametri di sollecitazione che agiscono sulla struttura

Capacità C: parametri che indicano la resistenza strutturale

(M sollecitò il momento interno)

VERIFICA delle PRESTAZIONI

C > D

Fase di Realizzazione

Rappresentazione tramite CAD come ingegneri ci compete fino a qui

cantiere/cantierizzazione

RELAIZZAZIONE

FASE in OPERA

• UTILIZZO
• MANUTENZIONE
• DISMISSIONE

Profilo di responsabilità

In caso di errore viene individuata la persona responsabile

ORGANIZZAZIONE del CORSO

L’obiettivo è progettare strutture semplici in C.A. o acciaio avendo chiaro il profilo di responsabilità

1. Concetti generali di progettazione
2. Strutture in acciaio
3. Strutture in calcestruzzo armato

ESAME

1. 1 Scritto di progetto semplice (5 ore) Si possono usare normativa, libri e appunti
2. 2 Orale con un paio di domande (20-40 minuti)

Conceptual design

4 Ottobre

DATI

CONCEPTUAL DESIGN

PRE-SIZING

ANALISI STRUTTURALE

Scelta schema strutturale

Posizione elementi

Scelta vincoli esterni

Scelta vincoli interni

Scomposizione strutturale

Percorso dei carichi e ripartizione della domanda sugli elementi strutturali

Ora dobbiamo capire come i carichi (azioni) generano domanda nella struttura

Sollicitazioni che generano effetti

(sistemi di trave pandolare) lo rappresento nel disegno

Leganda

• saldataure
• calastrezato

Trasporti:

• spesoriate a L

1. Colonne
2. Trave principale
3. Controventi
4. Trave secondaria
5. Lamiera grestata
6. Getto di completamento
7. Fazzoletti

4) Rigidezza assiale vs rigidezza flessionale

ASSIALE

\(\sigma = \frac{1}{A}\) e quindi \(\epsilon = \frac{1}{EA}\)

\(\frac{\Delta L}{L} = \frac{1}{EA}\)

\(\delta_A = \frac{L}{EA}\)

FLESSIONE

\(EJ \frac{d^2 y}{dx^2} - \mu(x) = EJ \frac{d^2 y}{dx^2} - x\)

integro \(EJ \frac{dY}{dx}-\frac{x^2}{2}+c_1\)

integro \(EJ y = \frac{x^3}{6} + c_1 x + c_2\)

per x = L 0 = \(\frac{-L^3}{6}+ c_1 L + c_2 \) da cui \(c_2 = \frac{-L^3}{6} - c_1 L \Rightarrow c_2 = \frac{-L^3}{6}+ \frac{L^3}{L} = \frac{L^3}{3}\)

0 = \(\frac{-L^2}{2}+ c_1\) da cui \(c_1 = \frac{L^2}{2}\)

\(EJ y(x) = \frac{x^3}{6} - \frac{Lx^2}{2}+ x \frac{L^3}{3}\)

Calcolato in x = 0 mi dao \(\delta_F\)

\(y(x) = \frac{-x^3}{6EJ} + \frac{-L^2}{2EJ} + x + \frac{L^3}{3EJ}\)

y(0) = \(\frac{L^3}{3EJ}\)

\(\delta_F = \frac{L^3}{3EJ}\)

\(\delta_A = \frac{L}{EA}\)

Esempio

• A = a^2 con \(a = 300 mm^2\)
• J = \(\frac{1}{2} a^4\)
• E = 2 10 000 N/mm^2
• L = 3000 mm

Con queste dati

\(\delta_A = \frac{1}{6}10^-5 mm\)

\(\delta_B = \frac{1}{3}10^-3 mm\)

C) Vale sovrapposizione degli effetti

Momento risultante somma dei singoli momenti

R_c(x) = R_c1(x) + R_c2(x)

D) Metodo inviluppo sollecitazioni (esercizi agenti separatamente)

Riesce a rappresentare la domanda massima che va nelle strutture (max azione possibile)

18 Ottobre

CLASSIFICAZIONE AZIONI

TIPO

• dirette
• indirette
• da degrado
  • Variazione minima rispetto posizione media di equilibrio

TIPO RISPOSTA STRUTTURALE

• statiche
  • Tempi di variazione ostanti, della dinamica strutturale
• pseudo-statiche
• dinamiche
  • Sisma

VARIABILITÀ

• permanenti
• variabili
• sismiche

DIREZIONE

• verticali
• orizzontali

NATURA

• naturali
• antropiche

carico variabile

massetto + pavimento G₁

lamiera + getto G₀

vento

G₀ = carichi permanenti strutturali

G₁ = carichi permanenti non strutturali

Qi = carichi variabili (folla, vento, neve...)

E = carico sismico (no T_de)

dipende da massa presente e porta a collasso

Fd (Tot) =

Gok + Gryk + Qzk + 0.3 Qzk + 0.3 Qzk

Folla principale: Gok + Gryk + Qzk + 0.3 Qzk + Qzk + 0.3 Qzk maggiore (prendo questa)

Vento principale: Gok + Gryk + 0.3 Qzk + 0.3 Qzk + Qzk

Fd (z) = {Gok + Gryk + ...)Qzl

ψpl= 1 se Qkl è a favore di sicurezza per l’effetto i

ψpl < 1 (coeff. di combinazione)

3) REGOLA: Variabilità dei carichi durante la vita nominale Vk

• Condominio -> Strutture ordinarie (50 anni)
• Ospedali/caserma -> Strutture importante (100 anni)
• Diga/centrale nucleare -> Strutture strategiche (200 anni)

CONDIZIONE DI SERVIZIO ORDINARIO -> STATI LIMITE DI ESERCIZIO SLE

Progettiamo a SLU e verifichiamo a SLE

CONDIZIONE ECCEZIONALE -> STATI LIMITE ULTIMI SLU

Differenza nel danno accettato (diversa e) e carico considerato (diversa D)

Fd (z) = γg0 Gko + γg1 Gk1 + γg prime ...

Combinazione carichi effetti SLU

0,8 favorevoli 0 favorevoli 0,8 favorevoli

1 sfavorevoli 1,5 sfavorevoli 1,5 sfavorevoli

4 Novembre

Analisi strutturale

• DOMANDA
  • in sollecitazioni
    • strutturale
  • in spostamenti
• CAPACITÀ
  • acciaio
  • calcestruzzo armato

La valutazione delle prestazioni consiste nella verifica quantitativa sul soddisfacimento dei requisiti strutturali:

• aspetti qualitativi che si richiedono ad una struttura

Rigidità/deformabilità

Si ha uno scorrimento δ, ovvero uno spostamento relativo di interpiano. Δ = spostamento assoluto

Resistenza

Stabilità (capacità della struttura di non esibire comportamenti instabili, statici o dinamici)

Instabilità (sotto carichi ordinari la struttura collassa).