Introduzione

STRUTTURA

STRUTTURA: qualcosa che ha il compito di riportare i carichi al suolo e di sorreggere l'intera costruzione.l intera costruzione.

Per gli edifici di civile abitazione (residenziali), nei casi usuali la struttura rappresentasolo il 20÷25%, eccezionalmente il 30%, del costo complessivo della costruzione; le, , p ;incidenze minori si hanno nel caso degli edifici più modesti, con un impianto strutturaleregolare, mentre le incidenze maggiori si hanno nel caso delle strutture più irregolari ecomplesse, con ampie luci ai piani bassi, pilastri che non scendono fino al suolo, arretratiimportanti o particolari necessità di fondazione.Per gli edifici del terziario (uffici), ove si hanno luci più ampie (ad esempio, nellasoluzione a "open space"), le incidenze strutturali sul costo totale della costruzione sonospostate verso le cifre più alte fra quelle che si sono sopra indicate, cioè il 25÷30% oanche di più, specie laddove si realizzino strutture con funzione congiunta di contenimentodi impianti (travi a canale, pilastri cavi, ecc.).

l d f d l l i id li i i iPer gli edifici industriali le incidenze strutturali sono nettamente maggiori rispetto aquelle prima indicate.Per gli edifici sociali (chiese, palestre, stadi) le incidenze strutturali sono paragonabili a

ll d li difi i i d t i li i iquelle degli edifici industriali, se non maggiori.Per i manufatti da ponte e ancora di più per le opere di contenimento (muri di sostegno,serbatoi, dighe) la costruzione è quasi interamente costituita dalla struttura, salvo le opereaccessorie (pavimentazione illuminazione idrauliche ecc ) In questi casi la costruzioneaccessorie (pavimentazione, illuminazione, idrauliche, ecc.). In questi casi, la costruzioneè "tutta struttura".

MECCANISMO DI TRASFERIMENTO DEI CARICHI AL TERRENOAL TERRENO

La semplicità strutturaleLa natura cerca di far fronte nel modo più semplice e conveniente alle azioniapplicate Quando un progettista capisce questa disponibilità e questo naturaleapplicate. Quando un progettista capisce questa disponibilità e questo naturaleorientamento insito nelle strutture, al di là di quanto egli potrà poi ricavare dairisultati del calcolo, allora veramente si può affermare che esso possiede una felicesensibilità strutturale invero dono non di tutti i progettisti Egli sarà allora un sicurosensibilità strutturale, invero dono non di tutti i progettisti. Egli sarà allora un sicuroalleato della struttura (e viceversa), nell'interpretare in modo intelligente le risorsenaturali che si hanno a disposizione. Vale la pena di presentare qualche piccoloesempio.esempio.Come principio base, per capire quanto accade, si può dire che la struttura cerchi difare fronte alle azioni applicate nel modo più semplice (se fosse un essere razionalesi direbbe con la minore "fatica" o seguendo la strada più breve): ad esempio, nelg p ) p ,caso dei carichi dovuti alla gravità, cercando di farli arrivare al suolo secondo ilcammino più diretto e, se la discesa in linea diretta risulta impedita, vedendo dideviarla il meno possibile e di impegnare quasi esclusivamente quella parte dielementi strutturali che risulta più facilmente coinvolgibile

UNA STRUTTURA IN CEMENTO ARMATO E’ COMPOSTA DA:

a) STRUTTURE DI FONDAZIONE;

b) STRUTTURE IN ELEVAZIONE:

- Impalcati orizzontali (o inclinati):

1. Solai

2. travi di piano

- Elementi strutturali verticali

1. pilastri

2. setti;

- Strutture delle scale.

FUNZIONE degli IMPALCATI ORIZZONTALI (travi e solai): ( )

1) riportare i carichi verticali agenti ai piani agli elementi strutturali verticali che a loro volta li trasmettono alle fondazioni;

2) garantire un collegamento rigido tra gli elementi strutturali verticali in modo da assicurare un comportamento spaziale della struttura, molto importante al fine di assorbire le forze orizzontali dovute a vento e sismafine di assorbire le forze orizzontali dovute a vento e sisma.

SCHEMA DI UN IMPALCATO IN CEMENTO ARMATO

SOLAIO

con travetti e volterrane (pignatte) e con:– con travetti e volterrane (pignatte) e con:

a) travetti ad armatura lenta;

b) t tti ib) travetti precompressi

– con lastre tipo Predallesp

– solai industriali tipo Neocem

– solai specialisolai speciali

POSA IN OPERA DI UN SOLAIO CON TRAVETTI IN C.A.P.

Generica sezione di un solaio latero-cementizio

Dimensionamento di massima

E’ importante sottolineare che il solaio composto con i travetti prefabbricati nonpuò assumere una altezza minore di 1/25 della luce. Invece, nel caso di un solaiocostr ito con tra etti precompressi si p ò arri are fino a 1/30 della l ce copertacostruito con travetti precompressi si può arrivare fino a 1/30 della luce copertadal solaio stesso.

Quindi:Quindi:

altezza solaio > 1/25 luce coperta

L'INTERAZIONE FRA LE OPERE PORTANTI E PORTATE

La distinzione fra le diverse parti costruttive (portanti e portate) può essere spessoreale, ma talvolta costituisce solo una definizione di comodo, giacché l'associazionedelle due parti costruttive (portanti e portate) fa sì che nella realtà sia la costruzionenel suo complesso a fare fronte alle azioni che le vengono applicate: un murodivisorio interno posto sotto ad una trave portante, nel nostro pensiero ritenuto privodi funzioni strutturali, se impedisce la libera inflessione della trave diventainevitabilmente portante.

Esempio 1:

Esempio 2:

Quando al di sopra della trave fosse realizzato un consistente strato di materialesufficientemente compatto, i carichi potrebbero, almeno in parte, confluire sugli

p

sufficientemente compatto, i carichi potrebbero, almeno in parte, confluire sugliappoggi seguendo traiettorie inclinate (archi di scarico) sottraendo parzialmente, oanche del tutto, la trave al carico. Naturalmente, perché ciò sia possibile, giacchégli archi di scarico "spingono" verso l'esterno (verso sinistra in A e verso destra ing p g (B), occorre che gli appoggi siano in grado di sopportare tali spinte (cioè che sicomportino come appoggi-spalla) e/o che la trave sia in grado di tratteneremutuamente A e B dallo spostarsi verso l'esterno, come se realizzasse due bracciapaperte che trattengono saldamente A e B.

Tuttavia, la partecipazione delle opere portate alla resistenza può dar luogo sovente ad

Esempio 3:

, p p p p p ginconvenienti anche non piccoli per il buon funzionamento della costruzione: adesempio, quando tale partecipazione altera il corretto comportamento che ci si attendeper la struttura, la quale per questo fatto può anche anticipare la sua crisi. Infatti, ciòp q p q p ppuò accadere (ed in effetti è accaduto per alcuni edifici colpiti dal sisma) per unedificio che avesse la pianta strutturale rappresentata nella figura ove, alla funzione dicontrovento costituita dal blocco-scale e al setto di facciata posti in posizionesimmetrica rispetto all'edificio (e quindi alle sue masse, senza che si abbiano effettitorsionali), si aggiungesse quella svolta da divisori asimmetrici (fig. b): con il risultatoche la controventatura risultante non sarebbe più simmetrica e che sotto sismapotrebbero destarsi pericolosi effetti torsionali, fintantoché tali divisori fosseroefficienti.

CEDIMENTI

• All’applicazione del carico dalla fondazione al terreno si osservano i seguenti cedimenti che si trasmettono alla struttura sovrastante:

– Cedimento “immediato”;– Cedimento di “consolidazione”;– Cedimento “secondario”.

I cedimenti delle costruzioni sono causati anche da:ced e t de e cost u o so o causat a c e da:

• Variazione dei livelli di falda.• Esecuzione scavi limitrofi• Esecuzione scavi limitrofi.• Cambiamento carichi in fondazione.• Vibrazioni.• ecc• ecc…

Attesa risposta deformativa del terreno all’applicazione del carico della fondazione si ha:fondazione si ha:

– Cedimento “immediato” siC di t di “ lid i ”– Cedimento di “consolidazione” sc

– Cedimento “secondario” ss

Applicando un carico ad un terreno si osservano cedimenti …

Possibili soluzioni…

LE FONDAZIONI SUPERFICIALI

LE CASSEFORME

Devono sostenere il peso del getto e delle maestranze.

Durante il getto e la maturazione devono contenere il calcestruzzo contrastandone la spintala spinta

Trave di fondazione

Pilastri

Setti

Trave

Nodo trave - pilastroNodo trave pilastro

Scala

PRINCIPI FONDAMENTALI

Una struttura deve essere progettata ed eseguita in modo tale da:

• minimizzare i costi,

• con le situazioni ambientali previste, con appropriati gradi di affidabilità, durante tutta la sua vita prevista:

1) rimanga adeguata all’uso per cui è costruita;2) sopporti tutte le azioni e le influenze che possono verificarsi durante ) soppo t tutte e a o e e ue e c e posso o ve ca s du a te

l’esecuzione e l’uso.

• non essere danneggiata a seguito di eventi eccezionali (fuoco esplosioninon essere danneggiata a seguito di eventi eccezionali (fuoco, esplosioni, impatti, errori umani) in modo sproporzionato alla causa.

VITA NOMINALE DI UNA STRUTTURA

PRINCIPI FONDAMENTALI: STATI LIMITE

STATI LIMITE ULTIMI

STATI LIMITE DI ESERCIZIO

VERIFICHE E VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA