Progetto Tecnica 2

di Architettura Urbanistica Ingegneria delle Costruzioni

Scuola

Corso di laurea magistrale in Ingegneria dei Sistemi Edilizi

A.A. 2022/23

LABORATORIO DI TECNICA DELLE COSTRUZIONI 2

Relazione di progetto Laboratorio di Tecnica 2

Prof. Liberato Ferrara

Ass. Marco del Galdo

Sommario

1. Analisi dei carichi ........................................................................................................................ 1

1.1 Destinazione d’uso ................................................................................................................ 1

1.2 Azione del vento .................................................................................................................... 2

1.3 Carico da neve .................................................................................................................... 10

2 Combinazioni di carico ............................................................................................................... 11

2.1 Combinazioni allo SLU ........................................................................................................ 12

2.2 Combinazione allo SLE ....................................................................................................... 12

2.3 Combinazione eccezionale .................................................................................................. 13

3 Dimensionamento pannelli di copertura e arcareccio ................................................................. 13

3.1 Predimensionamento pannello di copertura ......................................................................... 13

3.2 Predimensionamento arcarecci ........................................................................................... 15

3.3 Verifiche a SLU dell’arcareccio ............................................................................................ 16

3.3.1 Verifica a flessione deviata ............................................................................................ 16

3.3.2 Verifica a taglio ............................................................................................................. 19

3.3.3 Verifica a torsione ......................................................................................................... 21

3.3.4 Verifica taglio-torsione ................................................................................................... 22

3.4 Carichi e verifiche a SLE dell’arcareccio .............................................................................. 23

3.5 Verifiche carichi eccezionali del’arcareccio .......................................................................... 26

4 Dimensionamento capriata polonceau ....................................................................................... 30

4.1 Distribuzione dei carichi ....................................................................................................... 30

4.2 Calcolo azioni interne .......................................................................................................... 30

4.3 Dimensionamento corrente superiore .................................................................................. 34

4.4 Verifiche SLU corrente superiore ......................................................................................... 38

4.4.1 Resistenza a compressione .......................................................................................... 38

4.4.2 Stabilità a compressione ............................................................................................... 39

4.4.3 Resistenza a taglio ........................................................................................................ 41

4.4.4 Resistenza a flessione .................................................................................................. 43

4.4.5 Stabilita’ a presso-flessione ........................................................................................... 43

4.5 Verifiche e dimensionamento aste tese allo SLU ................................................................. 46

4.5.2 Dimensionamento e verifica asta 3-4 ............................................................................ 47

4.5.3 Dimensionamento e verifica corrente inferiore .............................................................. 48

4.6 Verifica asta compressa 2-4 ................................................................................................ 50

4.6.1 Resistenza a compressione .......................................................................................... 50

4.6.2 Stabilità a compressione ............................................................................................... 50

4.7 Verifiche SLE ....................................................................................................................... 53

4.7.1 Verifica corrente superiore ................................................................................................ 53

4.7.2 Modello a trave equivalente .............................................................................................. 55

5 Dimensionamento pilastro .......................................................................................................... 58

5.1 Scelta e classificazione della sezione .................................................................................. 58

5.2 Carichi agenti allo SLU ........................................................................................................ 60

5.3 Verifiche allo SLU ................................................................................................................ 63

5.3.1 Resistenza a compressione .......................................................................................... 63

5.3.2 Stabilità a compressione ............................................................................................... 63

5.3.3 Resistenza a taglio ........................................................................................................ 66

5.3.4 Resistenza a pressoflessione ........................................................................................ 66

5.3.5 Stabilità a pressoflessione ............................................................................................. 67

5.4 Carichi agenti allo SLE ........................................................................................................ 69

6 Dimensionamento controvento di facciata .................................................................................. 70

6.1 Scelta e classificazione della sezione .................................................................................. 72

6.2 Verifica resistenza a compressione ..................................................................................... 73

7 Unioni ........................................................................................................................................ 74

7.1 Asta 2-3 – Corrente superiore.............................................................................................. 75

7.1.1 Verifica a taglio ............................................................................................................. 75

7.1.2 Verifica a rifollamento .................................................................................................... 77

7.1.3 Verifica a tranciamento e strappo .................................................................................. 79

7.2 Asta 4-3 – Diagonale ........................................................................................................... 79

7.2.1 Verifica a taglio ............................................................................................................. 79

7.2.2 Verifica a rifollamento .................................................................................................... 80

7.2.3 Verifica a tranciamento e strappo .................................................................................. 80

7.3 Dimensionamento del fazzoletto .......................................................................................... 81

1. Analisi dei carichi

La struttura è un edificio industriale di un piano fuori terra, realizzato in acciaio, ha dimensioni

in pianta 28x16 m, altezza di gronda 6.00 m e altezza di colmo 8.14 m. La copertura è a doppia

falda con una pendenza del 26.8%, costituita da travi reticolari principali a capriata, di luce 16

m, e arcarecci, su cui poggia la chiusura realizzata mediante lamiera metallica. Le capriate,

poste ad un interasse di 4 m, poggiano su pilastri fissati su fondazioni a plinto in calcestruzzo

armato. Sono presenti elementi di controvento.

L’edificio è collocato nella città di Siracusa. Tenendo conto della sua localizzazione geografica

sono state calcolate le azioni agenti sulla struttura facendo riferimento alle Norme tecniche per

le Costruzioni 2018 (NTC2018) unitamente alla Circolare del 21/01/2019 e al CNR-DT-207-

2018. In particolare, sono stati calcolati: ;

- i sovraccarichi in copertura, in relazione alla destinazione d’uso, q k

- l’azione del vento;

- l’azione del carico da neve.

1.1 Destinazione d’uso

Il valore dei sovraccarichi per le diverse destinazioni d’uso delle costruzioni si possono ricavare dalle

nella quale a seconda dell’ambiente considerato e della sua destinazione

NTC 2018 (§ 3.1.4),

d’uso vengono riportati i valori di: ;

- carichi verticali uniformemente distribuiti q

k

;

- carichi verticali concentrati Q k

- carichi orizzontali lineari H .

k

Per il caso in esame sono rilevanti unicamente i valori dell’azione verticale uniformemente

distribuita e si fa riferimento all’ambiente copertura di categoria H, ovvero praticabile solamente

per manutenzione, q = 0,5 kN/m

perciò, il carico variabile risulta essere pari a .

2

k

1

1.2 Azione del vento

Il vento, la cui direzione si considera generalmente orizzontale, esercita sulle costruzioni azioni che

variano nel tempo e nello spazio provocando, in generale, effetti dinamici. Per le costruzioni usuali

tali azioni sono convenzionalmente ricondotte alle azioni statiche equivalenti definite al § 3.3.3 della

NTC 2018.

• Velocità base di riferimento

La velocità base di riferimento V è il valore medio su 10 minuti, a 10 m di altezza sul suolo su un

b

terreno pianeggiante e omogeneo di categoria di esposizione III.

La categoria di esposizione è definita dalla Fig 1.

Figura 1 - Categorie di esposizione

è data dall’espressione:

In mancanza di specifiche e adeguate indagini statistiche, V b

V = V × C

,0

dove:

V è la velocità base di riferimento al livello del mare, assegnata nella in funzione della zona

Tab.2.I

b,0

in cui sorge la costruzione (Fig.1);

C è il coefficiente di altitudine.

a

Risultando a pari a 17 m s.l.m., risulta: per a ≤ a

C = 1,

s s 0

2

Tabella 1 - Valori dei parametri

Si ha dunque un valore di V di: V = 28 m/s

b

• Velocità di riferimento

La velocità di riferimento V è il valore medio su 10 minuti, a 10 m di altezza dal suolo su un terreno

r

pianeggiante e omogeneo di categoria di esposizione III, riferito al periodo di ritorno di progetto T .

R

Tale velocità è definita dalla relazione: V = V × C

dove:

- V è la velocità base di riferimento;

b

- C è il coefficiente di ritorno, funzione del periodo di ritorno di progetto T .

r R

In mancanza di specifiche e adeguate indagini statistiche, il coefficiente di ritorno è fornito dalla

relazione: 1

�1

= 0,75 × − 0,2 × ln ln �1 − ��

�−

dove:

- T è il periodo di ritorno espresso in anni.

R

Ove non specificato diversamente, si assumerà T = 50 anni, cui corrisponde C = 1.

R r

Ne risulta quindi un V = V = 28 m/s

Le azioni del vento sono costituite da pressioni e depressioni agenti normalmente alle superfici, sia

esterne che interne, degli elementi che compongono la costruzione (§ 3.3.4, NTC 2018).

L’azione del vento sui singoli elementi che compongono la costruzione va determinata considerando

la combinazione più gravosa delle pressioni agenti sulle due facce di ogni elemento.

Nel caso di costruzioni di grande estensione, si deve inoltre tenere conto delle azioni tangenti

esercitate dal vento (§ 3.3.5, NTC 2018). 3

• Pressione del vento (§ 3.3.4, NTC 2018)

La pressione del vento è data dall’espressione:

= × × ×

Dove:

- q è la pressione cinetica di riferimento;

r

- C è il coefficiente di esposizione;

e

- C è il coefficiente di pressione;

p

- C è il coefficiente dinamico.

d

• Azione tangente del vento (§ 3.3.5, NTC 2018)

L’azione tangente per unità di superficie parallela alla direzione del vento è data dall’espressione:

= × ×

Dove:

- q è la pressione cinetica di riferimento;

r

- C è il coefficiente di esposizione;

e

- C è il coefficiente d’attrito.

f

• Pressione cinetica di riferimento

La pressione cinetica di riferimento q è data dall’espressione:

r 1 2

=

2

Dove:

- V è la velocità di riferimento del vento [m/s];

r

- ρ è la densità dell’aria assunta convenzionalmente costante e pari a 1,25 kg/m³.

1 2 2

Ne risulta ⁄

= × 1,25 × 28 = 490

2

• Coefficiente di esposizione

Il coefficiente di esposizione C dipende dall’altezza z sul suolo del punto considerato, dalla

e

topografia del terreno e dalla categoria di esposizione del sito ove sorge la costruzione.

Esso è dato dall’espressione: 2 ⁄ ⁄

[7

) )]

= × × ln( × ln(

× +

0 0

Dove:

- k , z , z sono assegnati in funzione della categoria di esposizione del sito ove sorge la

r 0 min

costruzione;

- C è il coefficiente di topografia.

t 4

Il coefficiente di topografia C è posto generalmente pari a 1, sia per le zone pianeggianti sia per

t

quelle ondulate, collinose e montane.

La categoria di esposizione è assegnata in funzione della posizione geografica del sito ove sorge la

costruzione e della classe di rugosità del terreno.

Tabella 2 - Classi di rugosità del terreno

Tabella 3 - Classi di esposizione

Tabella 4 - Valori Kr, Z0, Zmin

In base alla classe di rugosità del terreno D, alla distanza dal mare del sito di ubicazione dell’edificio

entro i 2 km e un’altitudine di 17 s.l.m. < 500 m s.l.m., si ottiene dalla tabella sopra riportata una

classe di esposizione I, con i relativi valori di k , z e z .

r 0 min

Si ottiene, quindi, in base ai dati ricavati, un valore di C per z=8,14 m pari a:

e

2 ⁄ [7 ⁄

) )]

= 0,17 × 1 × ln(8,14 0,01 × + 1 × ln(8,14 0,01 = 2,65

5

• Coefficiente dinamico tiene conto degli effetti riduttivi associati alla non contemporaneità delle

Il coefficiente dinamico C

d

massime pressioni locali e degli effetti amplificativi dovuti alla risposta dinamica della struttura. Esso

può essere assunto cautelativamente pari ad 1 nelle costruzioni di tipologia ricorrente.

• Coefficienti aerodinamici

Il coefficiente di pressione C dipende dalla tipologia e dalla geometria della costruzione e dal suo

p

orientamento rispetto alla direzione del vento.

Il coefficiente d’attrito C dipende dalla scabrezza della superficie sulla quale il vento esercita l’azione

f

tangente.

Per la valutazione della pressione esterna, la parete viene divisa in zone omogenee secondo lo

schema indicato nella figura.

I coefficienti di pressione esterna C relativi a ciascuna zona sono riportati nella tabella sottostante.

pe

Il valore del parametro geometrico è pari al minimo tra e essendo h la quota massima della

e b 2h,

copertura.

Si riportano di seguito i valori geometrici utili alla definizione delle zone:

h= 8,14 m

d= 16,00 m

b= 28,00 m

h/d= 0,51 Figura 2 - Suddivisione pareti verticali

Con riferimento alle conseguenze di una interruzione di operatività o di un eventuale collasso, le

costruzioni sono suddivise in classi d’uso così definite:

Classe I: Costruzioni con presenza solo occasionale di persone, edifici agricoli.

6

Classe II: Costruzioni il cui uso preveda normali affollamenti, senza contenuti pericolosi per l’ambiente

e senza funzioni pubbliche e sociali essenziali. Industrie con attività non pericolose per l’ambiente.

Ponti, opere infrastrutturali, reti viarie non ricadenti in Classe d’uso III o in Classe d’uso IV, reti

ferroviarie la cui interruzione non provochi situazioni di emergenza. Dighe il cui collasso non provochi

conseguenze rilevanti.

Classe III: Costruzioni il cui uso preveda affollamenti significativi. Industrie con attività pericolose per

l’ambiente. Reti viarie extraurbane non ricadenti in Classe d’uso IV. Ponti e reti ferroviarie la cui

interruzione provochi situazioni di emergenza. Dighe rilevanti per le conseguenze di un loro

eventuale collasso.

Classe IV: Costruzioni con funzioni pubbliche o strategiche importanti, anche con riferimento alla

gestione della protezione civile in caso di calamità. Industrie con attività particolarmente pericolose

per l’ambiente. Reti viarie di tipo A o B, di cui al DM 5/11/2001, n. 6792, “Norme funzionali e

geometriche per la costruzione delle strade”, e di tipo C quando appartenenti ad itinerari di

collegamento tra capoluoghi di provincia non altresì serviti da strade di