Tecnica delle costruzioni - lezione 4

Appunti tecnica delle costruzioni

Anno accademico 2013/2014
Eleonora Magnotta
Professore Giuseppe Mancini
Politecnico di Torino

Corso di tecnica delle costruzioni

Lezione 01: Basi della progettazione strutturale (1^° parte)

Gli argomenti della lezione sono:

• Requisiti prestazionali delle strutture
• Progettazione con il metodo degli stati limite

Requisiti delle strutture

I requisiti di base delle strutture sono:

1. Resistenza strutturale (safety)
2. Funzionalità (serviceability)
3. Durabilità (vita di progetto)
4. Robustezza

Se cominciamo a parlare di vita di progetto, abbiamo una guida utile nei codici per definire qual è la vita tecnica di progetto. La vita tecnica non va scambiata con la vita reale di progetto, è un parametro che serve a definire i parametri di sicurezza. Viene definita in funzione della tipologia delle strutture, ad esempio:

Vediamo quali sono le situazioni che possono verificarsi, nelle funzionalità delle opere, le condizioni strutturali di progetto:

1. Persistenti (condizioni normali d'uso, es: carichi permanenti)
2. Transitorie (condizioni temporanee, es: carichi durante la costruzione dell'opera)
3. Accidentali (condizioni eccezionali quali fuoco, esplosioni, ecc...)
4. Sismiche (riferite ad eventi sismici)

Dobbiamo ora distinguere gli stati limite che teniamo in conto nella progettazione e quali sono i requisiti che chiederemo alle strutture in presenza di questi stati limite. Noi chiederemo:

• Sicurezza delle persone e/o strutture
• Perdite di equilibrio (corpo rigido)
• Rottura/c eccessive deformazioni
• Trasformazione della struttura in meccanismo
• Rottura per cedimento dei materiali
• Perdita di stabilità
• Rottura per fatica

Stati limite di esercizio

Entriamo ora nella famiglia degli stati limite di esercizio: che riguardano la funzionalità della struttura, comfort popolazione, estetica (modo in cui la struttura si presenta agli occhi degli osservatori). In questo caso dobbiamo fare la distinzione tra stati limite di esercizio reversibili e irreversibili; i primi sono quelli dovuti alle deformazioni di natura elastica, irreversibili quelli dovuti alle deformazioni di natura viscosa. Possiamo elencare:

1. Deformazione (funzionalità, alcuni atti finiture, ...)
2. Vibrazione (mancanza di comfort, limite della funzionalità)
3. Danno (fessurazione limitante la durabilità, l'estetica o la funzionalità)

Progettazione con metodo degli stati limite

Progettare con gli stati limite significa dover definire dei modelli per la valutazione delle azioni e modelli strutturali da impiegare nelle verifica dei diversi stati limite. I modelli strutturali sono i modelli fisici/meccanici. Questo comporta automaticamente che si debbano definire delle situazioni di progetto per la struttura e dei casi di carico. Per generare tali modelli dobbiamo definire quali siano le variabili di base del processo. Le variabili di base per noi sono:

1. Azioni dirette, indirette, ambientali
2. Proprietà dei materiali e dei prodotti
3. Dati geometrici

Le azioni

Possono essere classificate seguendo diversi criteri, per esempio un criterio classico è quello della loro variazione nel tempo. Considerando tale criterio, posso distinguere le azioni in:

• Permanenti (G): G sta per azioni di gravità; apposono con variazione trascurabile o monotona fino ad un valore asintotico.
• Variabili (Q): la variazione nel tempo non è né trascurabile né monotona (per es. il carico di esercizio in un salato).
• Accidentale (A): tali azioni accidentali hanno breve durata ma rilevante intensità; improbabile la loro presenza nella durata di vita prevista.

Altro criterio che possiamo fare è quello che tiene conto della natura di queste azioni. Abbiamo: