Relazione Progetto CLS

Capitolo 1: Azioni sulla costruzione

1.1 Analisi dei carichi

1.1.1 Solai

Il sistema costruttivo è quello di solaio con alleggerimento di pignatte in laterizio e travetti di cemento armato.

Stratigrafia

La normativa impone per quanto riguarda il dimensionamento dei solai una serie di verifiche:

• h = 4÷5 cm, verificata con h = 4 cm;
• H ≥ 15 cm, verificata con H = 20 cm;
• i ≤ 15h, verificata con i = 50 cm ≤ 15 × 4 = 60 cm;
• b ≥ 8 cm; b ≥ 1/8i, verificate con b = 12 cm e b ≥ 1/8i = 40/8 = 5 cm;
• h deve avere una dimensione espressa da numero pari, h = 16 cm.

Dove: h = altezza pignatta = 0,16 m, h = spessore soletta = 0,04 m, H = h + h = altezza strutturale del solaio = 0,20 m, H = altezza solaio totale = 0,37 m, i = interasse travetti = 0,50 m, b = base pignatta = 0,38 m, profondità pignatta = 0,30 m, b = larghezza travetto = 0,12 m.

Una volta soddisfatte queste relazioni passiamo alla determinazione dei pesi propri:

• Peso del solaio = peso travetti = [b × (H - h) n ] = 0,96 kN/m²
• n = numero travetti in un metro = 1 / i = 2
• peso specifico cls armato = 25 kN/m³
• Peso pignatte = b × (H – h ) n = 0,73 kN/m²
• n = numero pignatte al metro = (1 – n × b ) / b = 2
• peso soletta = h = 1 kN/m²
• h = spessore soletta = 0.04 m
• peso intonaco civile = h = 0,4 kN/m²
• h = spessore intonaco = 0,02 m
• peso massetto = h = 0,6 kN/m²
• h = spessore massetto = 0,1 m
• peso pavimentazione = h = 0,4 kN/m²
• h = spessore pavimentazione = 0,2 m
• peso impianti = 0,1 kN/m² (valore forfettario)

Sommando le aliquote calcolate siamo in grado di trovare il peso del solaio strutturale: G₁ = P + P + P + P + P + P + P = 4,19 kN/m²

Carichi permanenti non completamente definiti

La normativa (NTC 08, punto 3.1.3) indica che il peso dei tramezzi di edifici per abitazioni e uffici possono assumersi, in genere, come carichi permanenti posti uniformemente distribuiti g₂k, purché vengano adottate le misure costruttive atte ad assicurare una adeguata ripartizione del carico. Ciò semplifica il lavoro del progettista il quale è in grado di determinare il peso proprio della tramezzatura interna per unità di lunghezza G₂k e, seguendo le indicazioni normative, di tradurlo in carico uniformemente distribuito.

Stratigrafia

Peso muratura = S = 0,88 kN/m²
S = spessore forati = 0,08 m
Peso intonaco = (2 × S) = 0,4 kN/m²
S = spessore intonaco = 0,01 m

Per cui il peso della tramezzatura è dato da: P + P = 1,28 kN/m²
Per determinare il valore del peso per unità di lunghezza si moltiplica il valore ottenuto per l’altezza dei tramezzi.

Considerando che l’altezza dei tramezzi è data dall’altezza dell’interpiano (quota tra estradosso solaio inferiore e estradosso solaio superiore) decurtata dell’altezza H del solaio strutturale. L’altezza delle pareti si ottiene dunque:
H inter = H - H = 3,02 – 0,20 = 2,82 m
dove: H = H + H = 2,70 + 0,32 = 3,02 m

Peso tramezzatura al ml: G tram = P × H = 3,60 kN/m²

La normativa (NTC 08, punto 3.1.3.1) individua il carico uniformemente distribuito g₂k dipendente dal peso proprio per unità di lunghezza, differenziando cinque intervalli di appartenenza per G₂k, ai quali sono associati cinque relativi valori di g₂k. Il caso in esame rientra nel quarto range:

• Per elementi divisori con 3,00 < G < 4,00 kN/m² → g₂ = 1,60 kN/m²

Muratura di tamponamento

Stratigrafia

Peso intonaco = (3 × S) = 1,20 kN/m²
Peso muratura esterna = S = 1,92 kN/m²
S = spessore muratura esterna= 0,12 m
Peso isolante = 0,03 kN/m²
Peso muratura interna = S = 0,88 kN/m²
S = spessore muratura interna = 0,08 m

Per cui: P + P + P + P = 4,03 kN/m²

Per ottenere il valore del peso al metro lineare delle pareti esterne si moltiplica il valore ottenuto per l’altezza della parete stessa. Conoscendo l’altezza delle travi ricalate H = 0,40 m, e quella dell’interpiano H = 3,02 m, possiamo trovare H = H – H = 3,02 – 0,40 = 2,62 m. Ipotizzando inoltre che sia del 15% la percentuale della superficie finestrata, si ottiene:
G tamp = H × P × 0,85 = 8,97 kN/m²

Solaio seminterrato

Stratigrafia

Peso pavimentazione = S = 0,40 kN/m²
Peso guaina impermeabile = 0,03 kN/m²
Peso coibentazione termica = 0,15 kN/m²
Peso soletta cls alleggerito = S = 0,60 kN/m²
Peso igloo più soletta = 5,7 kN/m²
G = P + P + P + P + P = 6,88 kN/m²

Carichi variabili incidenti sul solaio

I carichi variabili sono determinati in funzione della destinazione d’uso dell’opera e sono riportati in Tab.3.1.II (NTC 08, punto 3.1.4.);
per quanto riguarda i carichi verticali uniformemente distribuiti per la categoria A (ambienti ad uso residenziale) la normativa indica l’utilizzo di q = 2 kN/m².

1.1.2 Copertura

Solaio di copertura

Il peso del solaio strutturale è identico a quello calcolato in precedenza: G₁ = 2,69 kN/m²

Il peso delle finiture è differente poiché cambia la stratigrafia:

Stratigrafia

Peso impermeabilizzante = 0,04 kN/m²
Peso isolante = 0,15 kN/m²
Peso barriera al vapore = 0,03 kN/m²
Peso massetto = S = 0,9 kN/m²

Sommando le aliquote otteniamo: G = P + P + P + P + P + P = 3,85 kN/m².

Non essendoci tramezzature o elementi non strutturali non completamente definiti si assume G₂ = 0.

Gronda in muratura

Stratigrafia

Peso muretto = A = 0,6 kN/m²
Peso impermeabilizzante = 0,03 kN/m²
Il peso del massetto in cls alleggerito è stato considerato non completamente pieno a causa dell’inclinazione data per consentire il deflusso delle acque, quindi è stato decurtato del 50% del proprio peso
Peso massetto = (S ) × 0,5 = 0,30 kN/m²

G = P + P + P + P + P = 4,02 kN/m²

Per coperture e sottotetti accessibili per sola manutenzione (cat.H1 tab. 3.1.II – valori dei carichi di esercizio) la normativa indica l’utilizzo di q = 0,5 kN/m², che rappresenta il carico variabile.

1.1.3 Scale e pianerottoli

Scala

Stratigrafia

Peso marmo = 0,8 kN/m²
Peso gradini = [(a × p)/2] × (1/p) = 2,10 kN/m²
a = 0,18 m; p = 0,28 m
Peso soletta = S = 3,75 kN/m²
Peso intonaco = S = 0,4 kN/m²

G = P + P + P + P = 7,05 kN/m²

G₂ = 0

Pianerottolo

Stratigrafia

Peso marmo = 0,8 kN/m²
Peso soletta = S = 5,00 kN/m²
Peso intonaco = S = 0,40 kN/m²

G = P + P + P = 6,20 kN/m²

G₂ = 0

Infine sia per le scale che per i pianerottoli la normativa indica come valore da utilizzare per l’azione dovuta al carico variabile q = 4,00 kN/m² (cat.C2, Tab. 3.1.II – valori dei carichi d’esercizio), relativo a balconi, ballatoi e scale comuni, etc.

1.1.4 Tabella riepilogo pesi

• G = carichi permanenti strutturali
• G = carichi permanenti portati
• q = carichi accidentali

1.2 Azioni atmosferiche

Durante l’arco di tempo della sua vita nominale la struttura oggetto di studio è inevitabilmente soggetta alle azioni atmosferiche. Sono tali l’azione della neve, l’azione del vento e della temperatura. In questo paragrafo verranno studiate le prime due, ritenendo poco significativi gli effetti della variazioni e dei gradienti di temperatura su una struttura intelaiata in cemento armato. Più rilevante sarà lo studio riguardante il carico neve, se si considera la collocazione geografica dell’edificio, e del carico vento, i cui effetti saranno comunque molto minori rispetto all’azione del sisma.

1.2.1 Carico neve

La normativa (NTC 08, punto 3.4.1. – carico neve) indica che il carico provocato dalla neve sulle coperture sarà valutato mediante la seguente espressione:

q = μ q C C_EC_t

dove:

• q = carico neve sulla copertura
• μ = coefficiente di forma della copertura (tabellato)
• q_sk = cariconeve al suolo (tabellato)
• C_E = coefficiente di esposizione (tabellato)
• C_t = coefficiente termico (tabellato)

Il nostro fabbricato è ubicato a Pietrasanta: Zona II.

• Copertura piana
• q_a = 1 kN/m²
• q_s = altezza slm ≤ 200 m
• μ = 0,8 essendo nel nostro caso 0° ≤ Θ ≤ 30°
• C_E = 1 topografia normale
• C_t = 1 in assenza di un preciso e documento studio
• q_s = carico neve = 0,8 kN/m²

1.2.2 Azioni 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 che sono costituite da pressioni e depressioni agenti normalmente alle superfici sia esterne che interne, degli elementi che compongono la costruzione.

L’azione del vento sul singolo elemento viene determinata considerando la combinazione più gravosa della pressione agente sulla superficie esterna e della pressione agente sulla superficie interna dell’elemento.

L’azione d’insieme esercitata dal vento su una costruzione è data dalla risultante delle azioni sui singoli elementi, considerando come direzione del vento, quella corrispondente ad uno degli assi principali della pianta della costruzione.

Solitamente l’azione del vento si può trascurare per le costruzioni in c.a. perché le azioni di natura sismica per questo tipo di costruzioni risultano molto maggiori e più rilevanti. In questa relazione verrà calcolata.

La del vento è funzione di vari parametri: velocità di riferimento V_b = V_b,0 (V_a,0, K_s, a )

In mancanza di specifiche ed adeguate indagini statistiche, V_b = V_b,0 poiché a ≤ a₀

a = 20 m s.l.m.

I valori dei parametric dipendono dalla zona di interesse Pietrasanta è in Zona 3 Tab. 3.3.I: V_b,0 = 27 m/s

a₀ = 500 m

K = 0,02

Velocità del vento V_b = V_b,0 = 27 m/s.

Pressione del vento:
La pressione del vento è data dall’espressione (cap.3 par.3.3.4 delle NTC):

P_d = q_b × c_e × c_d × c_p

dove:

• P_d = pressione statica equivalente esercitata dal vento
• q_b = pressione cinetica di riferimento;
• c_e = coefficiente di esposizione;
• c_d = coefficiente dinamico;
• c_p = coefficiente di forma (dato dalla geometria della costruzione e dalla posizione di essa rispetto al vento; può essere determinato da prove sperimentali).

i) q_b = ½ × ρ × V_² = 456 N/m²
dove ρ è la densità media dell’aria assunta convenzionalmente costante pari a 1,25 Kg/m³.

ii) c_e dipende dall’altezza z (in m) sul suolo del punto considerato, dalla tipologia del terreno, e dalla categoria di esposizione del sito dove sorge la costruzione. In assenza di analisi specifiche che tengano in conto la direzione di provenienza del vento e l’effettiva scabrezza e topografia del terreno che circonda la costruzione, per altezze sul suolo non maggiori di z = 200 m, esso è dato da:

c_e(z) = K_r × c_o × ln(z/z₀) × (7+c_o × ln(z/z₀)) [per z ≥ z_min]
c_e(z) = c_o(z_min) [per z < z_min]

c_t (coefficiente di topografia) è posto generalmente pari a 1 eccetto nei casi di colline o pendii isolati nei qual casi può essere valutato dal progettista con analisi più approfondite nel nostro caso:
C_t = 1

K_r, z₀, z_min sono assegnati in Tab.3.3.II in funzione del sito ove sorge la costruzione. Considerando che siamo in zona di vento 3, classe di rugosità D (aree suburbane) Tab.3.3.III risulta che la categoria di esposizione del sito è la II Fig.3.3.2.
K_r = 0,19 è il fattore del terreno
z₀ = 0,05 m è la lunghezza di rugosità
z_min = 4 m è l’altezza minima

Ricaviamo ora il coefficiente d’esposizione c_e

c_e(z) = K_r × c_o × ln(z/z₀) × (7+c_o × ln(z/z₀)) [per z ≥ z_min]
c_e(z) = c_o(z_min) [per z < z_min]

C_e(4) = 1,80
C_e(9,66) = 2,33 (H ultimo impalcato = 9,66)

iii) c_d = coefficiente dinamico.
Il coefficiente dinamico tiene conto degli effetti riduttivi associati alla non contemporaneità delle massimi pressioni locali e degli effetti amplificativi dovuti alla risposta dinamica della struttura. La normativa ci dice che per gli edifici regolari non eccedenti 80 m di altezza e per capannoni industriali si può considerare pari a 1 quindi anche nel nostro caso c_d = 1.

iv) c_p = coefficiente di forma.
In assenza di valutazioni più precise, suffragate da opportuna documentazione o prove sperimentali in galleria del vento, per il coefficiente di forma si assumono i valori riportati nella circolare C3.3.10 NTC 08, con l’avvertenza che si intendono positive le pressioni dirette verso l’interno delle costruzioni.

Nel nostro caso: per elementi sopravento (cioè direttamente investiti dal vento), con inclinazione sull’orizzotale α ≥ 60°, c_p = +0,8; per elementi sopravento con...