Appunti e Progetto di un Solaio (con Tavole CAD)

Università degli studi della Basilicata

Scuola di ingegneria

Dipartimento di strutture geotecnica e geologia applicata

Corso di: Tecnica delle costruzioni

A.A. 2013/2014

Relazione

Oggetto: Progetto e verifica di un solaio misto in cemento armato e laterizio

Docente: Prof. Ing. Angelo Masi

Collaboratori:

• Ing. Vincenzo Manfredi
• Ing. Giuseppe Santarsiero
• Ing. Andrea Digrisolo

Studenti:

• Scarano Francesco
• Nicodemo Giuseppe
• Lisi Valerio

Indice

Introduzione

La presente relazione illustra le fasi di progetto e verifica di un solaio in latero-cemento con travetti armato e soletta all’estradosso. in c.a. gettati in opera con nervatura in calcestruzzo. “Si intendono con il nome di solai le strutture bi-dimensionali piane caricate ortogonalmente al proprio piano con prevalente comportamento resistente mono-direzionale” (§ 4.1.9, NTC2008). Sia il progetto che la verifica seguono le prescrizioni relative allo Stato Limite Ultimo riportate nella norma NTC08 (D.M. 14/01/2008). La destinazione d’uso del suddetto solaio è civile abitazione rientrante nella categoria A che riguarda gli ambienti ad uso residenziale.

Caratteristiche dimensionali

Il seguente solaio presenta travi portanti 30x50 cm, tre campate di luci rispettivamente pari ad L = 5.4 m, L = 5.3 m e L = 4.8 m e uno sbalzo con luce pari a L = 1.3 m. La lunghezza totale della trave è 16.80 m invece la larghezza è pari a 5 m. Una schematizzazione è riportata in figura 1.

Materiali utilizzati

Le parti strutturali del solaio sono formate da calcestruzzo e acciaio, mentre per le parti non strutturali vengono impiegate pignatte in laterizio in modo da alleggerire la struttura. Bisogna dunque conoscere i parametri caratteristici relativi ai materiali utilizzati.

Calcestruzzo

La classe del calcestruzzo utilizzato è C25/30. Il valore caratteristico di riferimento è la resistenza cubica R_ck pari a 30 N/mm². Dalla conoscenza di R_ck è possibile conoscere il valore della resistenza caratteristica cilindrica f_ck 0.83·R_ck. Il valore caratteristico f_ck permette di valutare altri importanti parametri meccanici seguendo opportune formule: α γ·f_cd resistenza di calcolo a compressione = (f_ck·α)/γ_c dove γ_c - coefficiente parziale del calcestruzzo pari a 1.5, α - = 0.85 porta in conto il differente comportamento del cls sotto azioni di breve durata rispetto a quelle di lunga durata; f_ctm resistenza media a trazione = 0.3·f_ck^2/3; il modulo elastico E_cm = 22000·(f_ck/10)^0.3 con f_cm = f_ck + 8.

Per il legame tensione-deformazione del cls si è assunto il modello come “parabola-rettangolo” riportato nella figura seguente.

Acciaio

Viene impiegato un acciaio B450C, il cui valore caratteristico da considerare è la tensione di snervamento f_yk. Per questa tipologia di acciaio, il valore della tensione di snervamento è assunto pari a 450 N/mm². Conoscendo f_yk è possibile valutare la resistenza a trazione f_yd = f_yk/γ_s con coefficiente parziale dell’acciaio pari a 1.15. Il modulo elastico E_s dell’acciaio considerato vale 210000 N/mm². Inoltre, la deformazione al limite elastico ε_yd vale f_yd/E_s. Per il legame tensione-deformazione in esame è stato considerato il modello “elastico-perfettamente plastico indefinito” senza incrudimento descritto nella figura seguente.

Nelle tabelle seguenti (figure 4 e 5) sono riassunti tutti i parametri dei materiali impiegati.

Laterizio

Sono state usate delle pignatte in laterizio che permettono l’alleggerimento del solaio (anche detti blocchi di alleggerimento). Inoltre, essi non hanno alcun ruolo dal punto di vista portante. Nel nostro solaio sono state utilizzate delle pignatte di dimensioni 20x40x25 cm (altezza-larghezza-profondità).

Schematizzazione elementi strutturali

Il solaio può essere schematizzato in modo semplificato con un modello di trave continua su più appoggi con sezione a “T” costante. I suddetti vincoli sono posizionati in corrispondenza degli assi delle travi portanti. Tale schematizzazione risulta essere necessaria per la valutazione delle caratteristiche di sollecitazione (M, V). Si riporta in figura 6 la schematizzazione adottata nel caso in esame.

In realtà lo schema di vincolo non è propriamente un appoggio, ma tale ipotesi è sufficientemente verificata solo nel caso di più travetti successivi. Bisogna inoltre portare in conto le reali condizioni all’estremo A di vincolo tramite un momento aggiuntivo chiamato momento negativo da semi-incastro pari a qL²/18 (valore intermedio tra il momento in un appoggio e momento in un incastro).

Predimensionamento della sezione resistente

Il predimensionamento della sezione resistente viene effettuato rispettando le limitazioni fornite dalla Normativa:

• Altezza solaio, H ≥ (1/25)·L con L pari alla luce della campata più lunga (nel caso di studio H ≥ 12 cm; L=5.4 m)
• Altezza soletta, s ≥ 4 cm
• Interasse travetto, i ≤ 15·s
• Larghezza travetto, b₀ ≥ (1/8)·L ≥ 8 cm
• Dimensioni pignatta, b_p ≤ 52 cm

La simbologia adottata fa riferimento alla figura 7. Per il nostro solaio le dimensioni della sezione resistente sono:

• Altezza solaio, H = 24 cm
• Altezza soletta, s = 4 cm
• Interasse travetto, i = 50 cm
• Larghezza travetto, b₀ = 10 cm
• Base pignatta, b_p = 40 cm

Analisi dei carichi agenti

Per la struttura in esame si sono considerati carichi derivanti dall’effetto gravitazionale. Sono stati presi in considerazione i carichi permanenti strutturali (G₁), i carichi permanenti non strutturali (G₂) e i carichi variabili o di esercizio (Q).

Per carichi permanenti strutturali si intendono carichi portanti in conto il peso proprio di tutte le parti strutturali essenziali quali la soletta, la nervatura e le pignatte. Per carichi permanenti non strutturali si intendono carichi non rimovibili durante il normale esercizio della costruzione ma che al contempo non influiscono sulla stabilità della struttura quali il massetto, il pavimento, l’intonaco e le tramezzature interne. Infine, per carichi variabili o accidentali si intendono carichi legati alla destinazione d’uso dell’opera. Per la definizione di tali carichi abbiamo fatto riferimento ad una fascia di solaio di larghezza 1 m.

Carichi permanenti G₁ e G₂

Di seguito si riportano i valori dei carichi permanenti strutturali e non strutturali dove la prima tabella fa riferimento ai carichi in campata, invece la seconda tabella si riferisce allo sbalzo.

Carico accidentale Q

Ai fini della valutazione del carico di esercizio Q si è assunto una destinazione d’uso di civile.